(1) 가스 혼합물의 법칙에서 가장 많이 사용되는 법칙은 바로 "이상기체법칙"입니다.

 

이상기체 법칙은 보일의 법칙과 샤를의 법칙이 통합된 기체의 온도-압력-부피간의 상호 관련성입니다.

아래의 수식에서 압력과 온도는 모두 절대압력, 절대온도를 사용합니다. 

 

0) 절대온도  K= (273.15 + C),  절대압력  P = (계기압력 p) + (대기압력)

 

 

1)보일의 법칙:   (온도가 일정할 때) 압력과 부피는 상호 반비례    

 

                       V2/V1=P1/P2    .......................(1a)

 

        또는         P1V1 = P2V2 = 상수 A ..............(1b)    상수 A= n*R*T, T=일정=상수

 

2)샤를의 법칙:   (압력이 일정할 때) 부피와 온도는 상호 비례

 

                       V2/V1 = T2/T1  .....................(2a)

 

        또는        V2/T2 = V1/T1 = 상수 B ..........(2b)       상수 B= n*R/P, P=일정=상수 

 

 

3)이상기체법칙(보일-샤를의 법칙):  부피는 압력에 반비례하고 온도에 비례

 

                       P1 V1/T1 = P2 V2/T2 = 상수 C = n*R.......................(3a) 상수 C= n*R, R=이상기체상수

 

         또는        P1*V1= n* R * T1,  P2*V2=n*R*T2, ...  P*V=n*R*T....(3b)

 

(2) 이상기체상수 구하기

 

이상기체상수는 사용하는 온도,압력,부피의 단위에 따라 제각각 달라지기 때문에 만일 암기하고 있지 않다면 위의 (3a)를 표준상태의 이상기체의 부피를 이용하여 구할 수 있습니다.  단위도 암기할 필요가 없지요. 

 

표준상태 (0 ℃, 1기압) 에서 1g-mole(1 kg-mole)의 부피가 22.414 L(22.414 m3) 임을 알고 있다고 하면  

 

n = 1 g-mole, To=(273.15+0) K, Po=1 atm, Vo=22.414 L ==>  R = Po*Vo/To/n    

 

 

R1 = 1 atm * 22.414 L /273.15K/1 g-mole =  0.0820575  L-atm/K/g-mole

R2 = 1 atm * 22.4714 m3/273.15K /1 kg-mole = 0.0820575 m3-atm/K/kg-mole

...

압력            P	몰당 부피      Vo	온도      T	기체상수, R
1 atm	22.414 L/g-mole	273.15K	0.082057 L-atm/g-mole/K
1 atm	22.414 m3/kg-mole	273.15K	0.082057 m^3-atm/kg-mole/K
1.01325 bar	22.414 L/g-mole	273.15K	0.083145 L-bar/g-mole/K
1.01325 bar	22.414 m3/kg-mole	273.15K	0.083145 m^3-bar/kg-mole/K
101.325 kPa	22.414 L/g-mole	273.15K	8.3145 L-kPa/g-mole/K
0.101325MPa	22.414 m3/kg-mole	273.15K	0.0083145 m3-MPa/kg-mole/K
14.696 psi	359.023 ft^3/lb-mole	492 R	10.724 ft^3-psi/lb-mole/R
14.696 psi	379.456 ft^3/lb-mole	520 R	10.724 ft^3-psi/lb-mole/R

 

 (3) 일반적으로 기체들은 자체의 부피가 있고 분자간의 인력과 반발력이 함께 존재하고 있어서 이상기체는 아니지만 압력이 낮거나 온도가 높은 경우에 이상기체로 가정하여  P-V-T간의 관계를 이용하여 여러 계산이 가능합니다.  

 

(4) 보일이 법칙과 샤를의 법칙이 상호 혼동스러운경우 고교생들이... 보일은 온도일정(보온)-샤를은 압력일정("샤압)이라고 외우고 있더라는 이야기를 Q&A 게시판에 올려둔 기억이 있습니다.