보일의 법칙 예비,결과

목차

1. 실험제목 : 보일의 법칙

2. 실험 목적

3. 실험 원리

4. 실험 기구 및 재료

5. 실험 방법 및 구상

6. 측정결과

7. 질문 및 토의

본문내용

있었을 것이다. 이러한 상황을 고려하고 실험을 한 결과 보일의 법칙(P1V1 = P2V2 = 일정)을 확인할 수 있었다.
b. 이상기체 법칙(PV/T = 일정)
보일의 법칙 실험장치, 디지털 압력계, 디지털 온도계, 알콜렘프를 이용하여 이상기체 법칙을 확인해 보았다. 먼저 보일의 법칙 실험장치의 실린더 내의 압력을 대기압과 같이 했다. 그리고 알콜램프에 불을 붙여서 온도를 35～51℃까지 2℃씩 높이면서 그리고 51～35℃까지 2℃씩 낮추면서 압력과 부피의 변화를 관찰하였다. 온도의 증가에 따라 압력 P와 부피 V가 증가하였으나 온도의 감소에 따라 압력은 감소하였으나 부피는 실린더 내의 젤과의 마찰력에 의해 부피의 감소는 얼마 없었다. 그러나 온도가 증가하면 PV는 증가하였고 온도가 감소하면 PV는 감소한다는 것을 알았다.
이상기체의 상태 방정식 PV = kNT에서 PV와 T는 비례한다. 이상기체 법칙을 알아보기 위한 실험에서는 T와 PV는 일정하게 비례하지는 않았다. 확실하게 외부와의 열 차단과 공기 차단이 이루어지지 않았다는 것을 전제로 하고 실험을 하였고, 온도 T와 PV는 비례한다는 것을 알 수 있었다.
7. 질문 및 토의
(1) P-1/V 그래프의 의미를 설명하시오.
<압축>
<팽창>
P(mbar)와 1/V(1/mL)는 비례한다.(온도 T는 일정하다고 가정)
부피 V가 증가하면 그에 반비례해서 P가 감소한다.
부피 V가 감소하면 그에 반비례해서 P가 증가한다.
(2) PV-T 그래프의 의미를 설명하시오.
<가열>
<냉각>
PV(mbarmL)와 T(℃)는 비례한다.
온도 T가 증가하면 그에 비례하여 PV도 증가한다.
온도 T가 감소하면 그에 비례하여 PV도 감소한다.
※ 압력 P와 부피 V와의 관계(실제)
(3) 실제기체와 이상기체를 비교하고 실험결과를 설명하시오.
※ 이상기체: 기체 분자 운동론을 만족하는 가상의 기체
분자의 질량은 있으나 분자 부피는 0이다.
분자 사이에 인력, 반발력이 전혀 없는 완전탄성체이다.
※ 실제기체(real gases)는 이상기체 법칙으로부터 벗어난 행동을 한다. 그리고, 기체분자 운동론을 정확하게 따르지는 않는다. 기체 입자들은 서로 끌어당기거나 밀어낼 수 있다.(인력 또는 반발력) 또한, 기체 분자들은 전체 부피에 비해 아주 작은 부피(몇 퍼센트 정도)지만, 약간의 공간을 차지하고 있다.
이상기체는 질량과 에너지를 갖고 있으나 자체의 부피를 갖지 않고 분자간 상호작용이 존재하지 않는 가상적인 기체이다. 그러나 실제기체는 부피를 가지며 분자간 상호작용이 있으므로 이상기체와 차이가 있다. 물론, 실제기체 중에서 분자량이 작은 기체일수록 이상기체와 가까운 상태를 보인다. 또 이상기체는 뉴턴의 운동법칙에 따라 완전 탄성충돌을 하므로 에너지 손실이 없고 분자간 인력도 없으므로 온도와 압력을 변화시켜도 고체나 액체 상태로 변하지 않고 기체로 남으며 절대 0도에서 부피가 완전히 0이 된다. 그러나 실제기체는 충돌시 에너지 손실이 일어날 수 있고 온도와 압력에 따라 상태 변화를 일으키며 부피가 0이 되는 일은 없다. 이상기체의 성질을 갖는 기체는 존재하지 않지만 실제기체가 상당히 높은 온도와 낮은 압력 상태에 있다면 분자간의 거리가 멀고 기체분자의 속도가 빨라서 분자간 상호작용을 극복할 수 있다. 이러한 조건에서 실제기체가 이상기체에 근접한다고 볼 수 있다.
보일의 법칙, 이상기체 법칙에서는 이상기체를 전제로 한 것이지만, 실험에서의 부피에 따른 압력의 변화 온도에 따른 압력, 부피의 변화는 실제기체를 가지고 실험을 한 것이다. 그러므로 분자간의 상호작용을 무시할 수 없다. 이런 사실을 전제로 한다면 실험결과 값으로 압력과 부피는 반비례하며 PV는 일정하고 온도와 PV는 비례한다는 것을 추측할 수 있다. 만약 이상기체를 가지고 실험을 한다면 그리고 외부와의 차단이 정확히 되면 정확한 결과값을 얻을 수 있었을 것이다.
8. 결론 및 검토
보일의 법칙 실험장치, 디지털 온도계, 압력계, 알콜렘프를 이용하여 보일의 법칙과 이상기체 법칙을 알 수 있었다. 부피와 압력은 반비례하며 PV는 일정하였고 온도와 PV는 비례함을 알 수 있었다. 그리고 실제기체와 이상기체에 대하여 알 수 있었으며 실험에서 이상기체를 이용한다면 그리고 압력과 온도에 외부와의 차단이 확실히 된다면 실제값을 얻을 수 있었을 것이다. 그리고 이상기체 법칙 실험을 하면서 온도를 높일 때에는 쉽게 실험을 할 수 있었으나, 온도를 낮추면서 측정할 때에 많은 시간이 걸렸다.

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