기체에서 사용하는 용어정리(부피, 온도, 압력)

1. 부피(V)

단위 : L, mL, ㎤, ㎥, cc
( 1㎤=1mL=1cc )
기체에서 부피 단위로 'L'을 많이 사용하기 때문에 'L'로 환산해서 사용하는 것이 좋다.

>>일반적인 정의<<
물질이 차지하는 공간의 크기

기체에서 말하는 부피의 정의는?
그 기체를 담고 있는 용기의 부피(기체는 경계가 없기 때문이다.)

2. 온도

>>섭씨온도(t) : 단위 ℃
    일반 생활에서는 유용하지만 과학적으로는 의미가 없다.(화학 계산할 때 절대 사용 안 함)
    물이 어는 점을 0℃, 물이 끓는점을 100℃로 정의하고 그 사이를 100 등분한 것.
    (압력에 따라 물의 끓는 온도가 달라진다.) 
    -,+ 온도를 구분해서 표기

 

>>절대온도(T) : 단위 K
    화학의 모든 공식과 계산에서 사용.
    -273℃에서 모든 분자의 운동은 멈춘다. 이 이하의 온도는 존재하지 않는다.
    -273℃ 밑의 온도가 없기 때문에 이 온도를 기준을 삼아 0K가 된다.
    그래서 절대온도에서는 –온도가 없다. 무조건 양수값만 가진다.
    화학계산에서는 절대온도만 사용한다. 

    그래서 섭씨온도를 절대온도로 환산할 줄 알아야 한다.
    섭씨온도에 273을 더하면 절대온도가 된다.

   ※ T = t + 273



3. 압력(P)
   단위 : 기압

1기압=atm, Pa, hPa, mmHg, cmHg, torr… 등

>>일반 과학에서의 정의<<
단위 면적당 작용하는 힘 (압력 =힘/면적)
 1Pa =1𝑁/㎡

※ 기체에서 말하는 압력의 정의는?

어떤 용기 안에 기체 분자가 운동을 하면서 벽에 충돌한 힘

(모든 면에 똑같은 힘이 작용한다.)

 

 

 

■ 토리첼리

 

수은이 가득담긴 용기 안에 유리관을 담가서공기가 들어 있지 않은 상태로 유리관을 세웠더니 수은이 어느정도 내려가서 멈추었다.

유리관의 빈공간은 진공상태가 되는데 인류가 최초로 만들어낸 진공상태이다.

진공상태에는 분자가 존재하지 않기 때문에 압력이 '0'이다.

 

P1 : 대기압

P2 : 수은기둥압력

 

압력은 높은 곳에서 낮은 곳으로 내려가는데 같아질 때까지내려간다.

P1과 P2가 같아지는 지점에서 수은 기둥이 멈췄다.

 

질문 1)수은 유리관의 굵기가 커지면 높이는 어떻게 되는가?

답은 높이가 변하지 않고 그대로 76cm가 된다.

그 이유는 유리관의 크기가(면적) 커지면 수은도 그만큼 많이 들어가게 되어 힘이 커지게 된다.

(압력 =힘/면적)

즉, 면적이 넓어지면서 힘도 그만큼 커지기 때문에 높이가 변하지 않는 것이다.

76cm는 수직적인 높이 차이를 말한다.

 

질문 2)똑같은 실험장치에 수은 대신 물로 실험을 하면?

10m 높이까지 올라가게 된다.

 

질문 3)똑같은 실험장치를 가지고 대기압이 낮은 높은 산꼭대기로 올라가면?

높이는 76cm보다 작아진다.

 

질문 4)똑같은 실험장치를 가지고 대기압이 높은 아래로 내려가면?

높이는 76cm보다 커진다.

 

※ 결론

대기압이 변하면 수은 기둥의 높이 차이도 변한다.

여기서 cm는 길이 단위이다. 압력 단위가 아니다.

76 cmHg=760mmHg

길이 단위에 Hg를 붙여 압력 단위를 새롭게 만들었다.

 

화학에서 주로 사용하는 압력은 atm, mmHg이다.

 

1 기압= 1 atm

        = 1013 hPa

        = 76 cmHg

        = 760mmHg

 

비례관계로 압력 단위 변환할 줄 알아야 합니다.

 

 

<기체 압력 측정>

 

 

용기 D안의 기체 압력을 정확하게 측정하기 위해 대기압이라는 변수를 없앱니다.

그러기 위해 뚫려 있는 관을 막습니다.

빈 공간은 진공상태로 만듭니다.

진공상태에는 분자가 존재하지 않기 때문에 압력이 존재하지 않습니다.

수직적인 높이 차이가 곧 압력이 됩니다.

용기 D는 토리첼리 실험의 그림과 같은 개념입니다.

 

>>대기압은 변할 수 있습니다.

특별한 경우가 없을 시 1 기압으로 계산합니다.