기체상수의 결정_결과레포트 [A+]

소개글

기체상수의 결정_결과레포트 [A+]에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. Abstract
2. Experiment
3. Result & Discussion
4. Conclusion
5. Reference

본문내용

것을 알 수 있다.
이와 같이 구한 산소의 몰수와 부피를 이용해서 이상기체 방정식 에 대입해 기체상수 값을 구해보자.
그리고 다음으로 실제기체방정식(van der waals equation) 에서의 기체상수 값을 구해보자. 여기에서 추가로 필요한 상수 a,b는 반데르발스 상수로 물질의 특성에 따라 달라지는 매개변수인데, 산소기체의 경우 a = 1.378 , b = 0.03183 이다. 이를 이용해 반데르발스 식을 기체상수 에 대해 정리해서 값을 구해보자.
(2) 이산화탄소기체
이산화탄소 기체 실험도 산소기체의 실험과 마찬가지로 기체상수를 구하기 위하여 필요한 자료들이 가열(반응) 전후의 시험관의 무게, 실험실 내에서의 대기압과 온도, 시약병에서 비커로 밀려난 물의 부피이므로 이 정보들을 Table 2.에 정리해보았다.
이산화탄소 기체 발생 실험
가열 전 시험관의 무게 (g)
18.48g
가열 후 시험관의 무게 (g)
17.82g
반응한 이산화탄소 기체의 양 (g)
0.66g
압력 (atm)
1
온도 (K)
298.15
증가한 물의 부피 (L)
0.23
Table 2. 이산화탄소 기체 발생 실험에서 기체상수를 구하기 위한 자료
산소 기체 실험과 마찬가지로 가열 전 시험관의 무게에서 가열 후 시험관의 무게를 뺀 것이 반응한 이산화탄소 기체의 양이고, 이를 이용해서 반응한 이산화탄소 기체의 몰수(n)를 구할 수 있다. 이산화탄소 기체의 분자량은 44.0095 이므로
임을 알 수 있다. 또한, 비커 속 증가한 물의 부피가 발생한 이산화탄소의 부피, 즉 0.23L 라는 것을 알 수 있다.
먼저 이산화탄소의 몰수와 부피를 이용해 이상기체 방정식 에 대입해 기체상수 값을 구해보면,
또한 실제기체방정식인 반데르발스식 에서의 기체상수 값도 구해보자. 여기에서 반데르발스 상수 a,b는 이산화탄소기체에서 a = 3.64 , b = 0.04267 이므로 이를 이용해 기체상수 에 대해 정리하고, 그 값을 구해보자.
4. Conclusion
이상기체상태방정식과 실제기체방정식에서 도출한 와 의 기체 상수 값을 표로 정리해보면 다음 Table 3.와 같다.
기체 상수 값
()
이상기체방정식
0.0588
0.0514
실제기체방정식
(van der waals식)
0.0589
0.0520
Table 3. 실험을 통해 구한 기체상수 값
이상기체방정식과 van der waals식에서 구한 기체상수 값을 비교해보면 산소 기체 실험에서는 0.0001 정도 van der waals식에서 구한 기체상수 값이 조금 더 컸고, 이산화탄소 기체 실험에서도 마찬가지로 0.0006 정도 van der waals식에서 구한 기체상수값이 더 컸다. 또한 이론적인 기체상수 값은 인데 이 값에 이상기체방정식보다는 실제기체 방정식이 더 가까웠다. 이는 van der waals식 (실제기체방정식)이 실제 기체에서의 분자의 실제 부피에 의해 발생되는 반발력과 인력을 고려해 부피와 압력을 보정한 방정식이기 때문이라고 생각한다.
이번 산소와 이산화탄소 기체 발생실험 모두에서 비교적 작긴 하지만 오차가 발생하였는데, 이에 대한 이유로 몇 가지를 생각해 볼 수 있다. 우선 첫 번째로는 시험관을 가열할 때 계속 비커 속의 물이 차오르고, 압력을 1atm으로 고정해 실험했기 때문에 압력의 변화로 인한 오차를 줄이기 위해 비커의 높이를 계속 조절해 시약병 속의 물의 높이와 맞춰주었다. 하지만 실험 당시 비커 속의 물이 빠른 속도로 차올랐고, 또한 눈으로 보면서 수면 높이를 맞춰주었기 때문에 압력의 영향을 1atm에서 벗어나게 받아서 실험에서의 오차가 생겼을 것 같다.
두 번째로는 Fig 3.에서 시약종이를 이용해 과 시약의 무게를 측정했는데, 실험방법에는 두 시약을 바로 시험관에 넣어 시험관의 무게를 재는 것으로 나와 있기 때문에 저희 조 실험에서 시약종이에 놓인 시약을 시험관 안으로 옮기는 과정에서 무게의 손실이 있어 그로 인한 오차가 나왔을 수도 있다고 생각한다.
마지막으로는 산소 기체 발생 실험에서 시약병에 물을 가득 채우고 시험관과 비커를 연결한 관에도 물이 가득 채워지도록 숨을 불어 넣어 주었는데, 이 과정에서 관 안에 기포가 생겨 물 양의 손실이 있었기 때문에 이것이 오차의 한 가지 요인이 되었다고 생각한다.
5. Reference
[1] 두산백과- 산소와 이산화탄소의 분자량
[2] Wikipedia- 산소와 이산화탄소의 반데르발스 상수 a,b 값
[3] 2018학년도 2학년 1학기 실험노트 page 8~10

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