이상 기체 법칙
기체 입자들은 쉴 새 없이 날아다니며 용기의 벽에 부딪히고, 이것이 압력을 만든다. 기체를 더 작은 부피로 압축하거나, 가열하거나, 입자를 더 넣으면 압력은 올라간다. 분자들이 뭉치거나 더 빨리 움직여 벽에 더 강하게, 더 자주 부딪히기 때문이다. 이상 기체 법칙은 압력, 부피, 기체의 양, 온도를 하나의 식으로 묶는다.
P · V = n · R · T
- P — 압력 (Pa): 기체가 용기 벽에 가하는 단위 면적당 힘
- V — 부피 (m³): 기체가 차지하는 공간의 크기
- n — 물질의 양 (mol): 기체 입자의 몰 수
- R — 기체 상수 (J/(mol·K)): 압력·부피·물질량·온도의 단위를 묶는 고정된 수
- T — 온도 (K): 기체의 온도. 켈빈 눈금으로 잰다
용기에 1 mol의 기체가 들어 있고 온도는 300 K, 부피는 3 m³로 압축되어 있다. 기체가 가하는 압력은?
- n = 1 mol
- T = 300 K
- V = 3 m³
- P = n · R · T / V
- P = (1 mol · 8.31 J/(mol·K) · 300 K) / 3 m³
P = 831 Pa