[공학] 이상기체 방정식에 대한 설명
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- 목차
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1.기체란
2.이상기체 상태방정식
3.일반기체상수
4.이상기체의 비열 관계식
5.이상기체의 상태변화
6.기체분자운동론과 이상기체에 대한 토의
- 본문내용
-
1.기체란?
많은 기체중에서 공기,산소, 질소, 수소, 연소가스등과 같이 쉽게 액화되지 않는 물질을 기체(gas)라 하고, 증기터빈의 수증기나 냉동장치의 냉매와 같이 쉽게 액화나 증발이 일어나는 물질을 증기(vapor)라 한다. 따라서, 기체는 아주 낮은 저온(극저온)이나 아주 높은 고압(극고압)에서만 액화된다.
이상기체(ideal gas)(또는 완전가스(perfect gas)라고도 한다)란 분자간에 분자력이 작용하지 앟고, 분자의 크기도 무시한다는 가정하의 실제로는 존재하지 앟는 이상적인 상태의 기체이지만, 이런 가정하에서 유도된 이상기체의 상태식을 적용할 수 있는 범위가 넓기 때문에 모든 문제를 해결할수있다.
2.이상기체의 상태식
Boyle의 법칙
온도가 일정할 때 이상기체의 체적(또는 비체적)은 압력에 반비례한다.
즉 ⇒ :
또는 : ,
P
V
P1
P2
V1
V2
T=C
1
2
.
압력이 일정할 때 이상기체의 체적(또는 비체적)은 절대온도에 비례한다.
즉 ⇒ : 또는
또는 : 또는
◈체적(또는 비체적)이 일정할 때 이상기체의 압력은 절대온도에 비례한다.
즉 (또는 ) ⇒ :
또는
이상기체의 상태식(완전가스의 특성식)
Boyle 및 Charles의 법칙을 하나의 식으로 조합하면 다음식과 같이 된다.
즉 Boyle-Charles의 법칙 : 또는
윗 식에서 상수 C를 열역학에서 일반적으로 사용되는 기체상수 R로 대치하면 다음식과 같이 된다.
즉 또는
윗식의 양변에 중량 G를 곱하면 즉
◆이상기체의 상태식 : 또는
이 식에서 R을 기체상수(gas constant) 라고 하며, 모든 종류의 기체는 하나씩의 고유한 기체상수 값을 가지고 있다.
3. 일반기체상수
※분자량 = M[㎏f/kmol], 몰수 = N[kmol] 이면 중량 = G[㎏f] = NM
※비체적 = v[㎥/㎏f] 이면 몰비체적 = vu[㎥/kmol] = Mv
※일반기체상수(universal gas constant) = Ru[㎏f-m/kmol-K] =MR
: 일반기체상수는 모든 기체의 공통상수이며, 유일한 값이다.
⇒ ⇒
※Avogadro법칙 : 온도와 압력이 같은 상태에서 같은 체적속에 있는 모든 기체의 분자수는 같다.
[다른 표현] : 표준상태(T=0℃, P=1atm)에서 이상기체의 몰비체적은
22.423㎥/kmol 이며 1kmol당 분자수는 6.022×1026개이다.
- 참고문헌
-
일반화학 McMurry 등저/한인섭 등역 진영사
인터넷 연암공업대학 컴퓨터 응용설계과 이상기체
공업열역학. 이재효,김광선등 공저. 범한서적
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