오늘은 보일 샤를의 법칙에 대하여 알아보는시간을 가져보겠습니다
보일 샤를의 법칙
온도가 일정할 때 기체의 압력은 부피에 반비례한다는 보일의 법칙과 압력이 일정할때 기체의 부피는 온도의 증가에 비례한다는 샤를의 법칙을 조합하여 만든 법칙으로 온도, 압력, 부피가 동시에 변화할 때 이들 사이의 관계를 나타낸다.
일정량의 기체의 압력, 부피, 온도변화에 대해서 아래와 같은 그래프로 나타낼 수 있다.
위 그래프에서 보는 바와 같이 초기상태(A점)에서 기체는 존재하지 않는 이미지입니다. 의 부피, 존재하지 않는 이미지입니다. 의 압력, 존재하지 않는 이미지입니다. 의 온도를 갖는다.
압력과 부피 및 온도가 동시에 변화하여 존재하지 않는 이미지입니다. 의 부피, 존재하지 않는 이미지입니다. 의 압력, 존재하지 않는 이미지입니다. 의 온도를 갖는 최종상태(C점)에 도달한다고 할 때 이를 온도를 일정하게 하였을 때의 과정( A->B)과 압력을 일정하게 할 경우의 과정(B->C)으로 나눌 수 있다. A점에서 B점까지의 등온변화의 경우 보일의 법칙에 의해 다음의 관계를 만족한다.
또한 B점에서 C점까지의 등압변화의 경우 샤를의 법칙에 의해 다음의 관계가 성립한다.
두 관계식을 합치면(A->C) 일정량의 기체의 상태가 A점에서 C점으로 변화할 때 성립하는 보일-샤를의 법칙을 다음 식과 같이 얻을 수 있다.
위 법칙은 이상기체의 경우 성립하며 실제기체의 경우 근사적으로 성립한다.
에어 스프레이를 사용할 경우 용기가 차가워지는 현상
버튼을 눌러 용기 내부의 기체를 분출할 경우 용기 내부의 압력이 감소하게 된다. 그러나 용기의 부피는 그대로 이므로 보일-샤를의 법칙에 의해 내부 온도가 감소하게 된다.