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결합 기체 법칙 계산기

기체 시료가 두 상태 사이에서 어떻게 변하는지 입력하고, 빠진 값 하나를 구하세요. 결합 기체 법칙을 고르거나, 한 변수가 일정할 때는 네 가지 단순 법칙 중 하나를 고르세요. 압력, 부피, 온도에는 어떤 단위든 고를 수 있습니다. 계산 과정이 표시되며, 절대 영도 이하의 온도는 거부됩니다. 무료이며 회원가입이 필요 없습니다.

어떤 기체 법칙?

P₁V₁ ÷ T₁ = P₂V₂ ÷ T₂

기체의 양은 일정하고, 압력, 부피, 온도는 모두 변합니다. 보일, 샤를, 게이뤼삭 법칙은 한 변수를 일정하게 둔 이 법칙입니다.

초기 상태

최종 상태

아래에서 구함

단위

두 상태는 각 단위를 공유합니다. 온도는 먼저 켈빈으로 변환하며, 나머지 단위는 비율에서 약분됩니다.

결과

3.18 L

구한 값: V₂

0.636

V₂ ÷ V₁

결합 기체 법칙

사용한 법칙

계산 과정

P₁V₁ ÷ T₁ = P₂V₂ ÷ T₂

V₂ = (P₁ × V₁ × T₂) ÷ (T₁ × P₂)

T₁: 20.0 °C = 293.15 K

T₂: 100. °C = 373.15 K

V₂ = (1.00 atm × 5.00 L × 373.15 K) ÷ (293.15 K × 2.00 atm) = 3.182 L

결합 기체 법칙 계산기 사용 방법

  1. 1. 법칙을 고르세요. 압력, 부피, 온도가 모두 변할 때는 결합 기체 법칙을 쓰세요. 그중 하나가 일정하면 해당하는 단순 법칙(보일, 샤를, 게이뤼삭)을 고르세요. 계산기는 약분되는 변수를 빼 줍니다. 아보가드로 법칙은 부피와 기체의 양을 연결합니다.
  2. 2. 구할 값을 고르세요. 초기 상태 또는 최종 상태의 어떤 값이든 답이 될 수 있습니다. 최종 부피만이 아닙니다.
  3. 3. 나머지 값을 입력하고 단위를 고르세요. 각 변수는 두 상태가 공유하는 단위 하나를 가집니다. 압력, 부피, 기체의 양은 비율에서 약분되므로 어떤 단위든 쓸 수 있습니다. 온도는 먼저 켈빈으로 변환됩니다.
  4. 4. 계산 과정을 확인하세요. 계산기는 법칙, 정리된 식, 온도 변환, 입력한 숫자를 대입한 식을 보여 주므로 풀이 예시처럼 읽힙니다.

기체 법칙 한눈에 보기

법칙일정하게 두는 값식관계
보일 법칙T, nP₁V₁ = P₂V₂P와 V는 반비례
샤를 법칙P, nV₁/T₁ = V₂/T₂V는 T에 정비례
게이뤼삭 법칙V, nP₁/T₁ = P₂/T₂P는 T에 정비례
아보가드로 법칙P, TV₁/n₁ = V₂/n₂V는 n에 정비례
결합 법칙nP₁V₁/T₁ = P₂V₂/T₂셋 모두 함께 변함

다섯 가지 법칙은 모두 이상 기체 법칙 PV = nRT에서 나옵니다. PV/T = nR로 정리하면 오른쪽은 기체의 양이 일정할 때 상수이므로, 어떤 변화 전후에도 PV/T 값은 같습니다. T를 일정하게 두면 보일 법칙이, P나 V를 일정하게 두면 샤를 법칙이나 게이뤼삭 법칙이 나옵니다. R이 약분되므로 여기서는 R의 값이 필요 없습니다. R이 필요하거나 기체의 양을 구해야 할 때는 이상 기체 법칙 계산기를 쓰세요.

실제 예시

결합 법칙(기본 입력값). 기체가 1.00 atm, 20.0 °C에서 5.00 L를 차지합니다. 2.00 atm, 100. °C에서의 부피는 얼마일까요? 온도를 변환합니다: T₁ = 293.15 K, T₂ = 373.15 K. 그러면 V₂ = (P₁ × V₁ × T₂) ÷ (T₁ × P₂) = (1.00 × 5.00 × 373.15) ÷ (293.15 × 2.00) = 3.18 L입니다. 압력을 두 배로 올리면 부피는 절반이 되고, 가열하면 부피가 1.27배로 늘어나므로 순 변화는 0.636배입니다.

보일 법칙. 1.00 atm의 5.00 L 시료를 온도를 일정하게 유지한 채 2.00 atm으로 압축합니다. V₂ = P₁V₁ ÷ P₂ = (1.00 × 5.00) ÷ 2.00 = 2.50 L.

샤를 법칙. 풍선이 25.0 °C에서 2.50 L를 담고 있습니다. 압력을 일정하게 두고 75.0 °C로 가열하면, V₂ = V₁T₂ ÷ T₁ = (2.50 × 348.15) ÷ 298.15 = 2.92 L입니다. 섭씨 값을 그대로 쓰면 7.5 L가 나오는데, 이는 틀린 값입니다.

게이뤼삭 법칙. 강성 용기가 2.00 atm, 20.0 °C에 있습니다. 45.0 °C에서 압력은 P₂ = P₁T₂ ÷ T₁ = (2.00 × 318.15) ÷ 293.15 = 2.17 atm입니다.

아보가드로 법칙. 기체 0.250 mol이 5.00 L를 채웁니다. 같은 압력과 온도에서 0.400 mol은 V₂ = V₁n₂ ÷ n₁ = (5.00 × 0.400) ÷ 0.250 = 8.00 L를 채웁니다.

온도는 왜 켈빈이어야 하나

기체의 압력과 부피는 절대 온도에 따라 달라지며, 이 절대 온도는 이상 기체의 운동이 멈추는 지점을 0으로 잡아 잽니다. 섭씨와 화씨는 영점을 다른 곳에 두므로, 두 섭씨 값의 비율은 아무 의미가 없습니다. 50 °C는 25 °C보다 두 배 뜨거운 것이 아닙니다. 계산기는 섭씨 값에 273.15를 더하거나(화씨는 변환하여) 0 K 이하의 값을 거부합니다. 식이 0으로 나누거나 음의 부피를 내놓게 되기 때문입니다.

흔한 실수

  • 상태 사이에서 단위 섞기. 비율이 약분되려면 두 압력이 같은 단위여야 하고, 두 부피도 같은 단위여야 합니다. 이 계산기는 변수마다 단위 메뉴를 하나만 두어 이를 강제합니다.
  • 일정한 값에 맞지 않는 법칙 쓰기. 용기가 단단하면 부피가 일정하므로 게이뤼삭 법칙이 적용되고, 피스톤이 고정된 압력에 맞서 기체를 팽창시키면 샤를 법칙을 씁니다.
  • 기체의 양 바꾸기. 결합 법칙은 기체가 새어 들어오거나 나가지 않는다고 가정합니다. 기체가 추가되거나 반응으로 생기면 양이 변하므로 PV/(nT) = 일정이 필요합니다. 아보가드로 설정이나 이상 기체 법칙을 쓰세요.
  • 유효 숫자 무시하기. 답은 다른 설정을 고르지 않는 한 데이터의 가장 적은 유효 숫자에 맞춰 표시됩니다. 몇 자리를 남길지 헷갈리면 유효 숫자 계산기를 확인하세요.

자주 묻는 질문

결합 기체 법칙의 공식은 무엇인가요?
P₁V₁/T₁ = P₂V₂/T₂입니다. 여기서 P는 압력, V는 부피, T는 켈빈 단위의 절대 온도이며, 기체의 양이 일정한 초기 상태(1)와 최종 상태(2)에 대해 성립합니다. 보일, 샤를, 게이뤼삭 법칙을 하나로 합친 것입니다.
결합 기체 법칙에서 V₂를 어떻게 구하나요?
V₂ = P₁V₁T₂ ÷ (T₁P₂)로 정리하세요. 두 온도를 모두 켈빈으로 바꾸고, 두 압력을 같은 단위로 맞춘 뒤 대입합니다. 부피는 V₁의 단위로 나옵니다.
결합 기체 법칙에 기체 상수 R이 필요한가요?
아니요. R은 PV/T = nR의 양변에 나타나므로 약분됩니다. 그래서 압력과 부피는 두 상태에 같은 단위를 일관되게 쓰는 한 어떤 단위든 쓸 수 있습니다.
보일 법칙과 샤를 법칙은 어떻게 다른가요?
보일 법칙은 일정한 온도에서 압력과 부피를 연결하며 반비례 관계입니다. 압력이 오르면 부피가 줄어듭니다. 샤를 법칙은 일정한 압력에서 부피와 온도를 연결하며 정비례 관계입니다. 온도가 오르면 부피도 오릅니다. 두 법칙 모두 기체의 양이 같아야 합니다.
게이뤼삭 법칙이란 무엇인가요?
부피와 기체의 양이 일정할 때 기체의 압력은 절대 온도에 정비례합니다. P₁/T₁ = P₂/T₂입니다. 밀봉된 캔이나 자동차 타이어가 가열되면 압력이 오르는 이유가 이것입니다. 이 이름은 일부 교과서에서 기체 부피 결합 법칙을 가리키는 데도 쓰입니다.
결합 기체 법칙을 섭씨와 함께 쓸 수 있나요?
켈빈으로 바꾼 뒤에만 가능합니다. 섭씨에는 273.15를 더하고, 화씨는 K = (°F + 459.67) × 5/9로 변환하세요. 계산기가 이를 대신하며, 절대 영도 이하의 온도는 오류로 알려 줍니다.

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