이상기체 부피 계산기 (몰수·온도·압력) 사용 안내
계산 과정
기본 입력값으로 계산하면 예상 기체 부피은(는) 24.47 L입니다. 항목별 내역은 위 표에서 확인할 수 있습니다.
결과가 실제와 달라지는 경우
- 고압이나 응축점 근처에서는 분자 자체 부피와 분자간 힘을 무시한 이상기체 가정이 약해집니다. 50atm 기체나 액화 직전 증기는 압축인자 Z 또는 실제기체 상태방정식을 적용해야 하며 이 결과와 수 퍼센트 이상 차이 날 수 있습니다.
- 압력계가 보여주는 게이지압 2atm을 그대로 넣으면 안 됩니다. 대기압이 약 1atm인 장소에서 게이지압 2atm은 절대압 약 3atm이므로, 2atm으로 입력하면 계산 부피가 실제 이상기체값보다 약 50% 크게 나옵니다.
- 물 위에서 포집한 기체의 총압에는 수증기 분압이 포함됩니다. 25°C에서 젖은 기체를 분석할 때 건조 기체 압력은 총 절대압에서 해당 온도의 물 증기압을 빼야 하지만 이 화면은 그 보정을 자동으로 하지 않습니다.
- 반응 중 누출, 용액 내 용해, 미완결 반응이 있으면 화학량론으로 구한 몰수 전체가 기체 부피로 회수되지 않습니다. 이 계산은 입력한 몰수가 실제 기상에 존재한다고 가정합니다.
- 뜨거운 발생기체가 실온 눈금 실린더에서 식으면 부피가 줄어듭니다. 반응기 온도 100°C가 아니라 부피를 읽은 시점의 25°C처럼 동일 상태의 온도와 압력을 짝지어 넣어야 합니다.
알아두면 좋은 기준
- 이상기체식은 V=nRT/P입니다. 여기서는 R=0.082057366L·atm·mol⁻¹·K⁻¹을 사용하므로 압력은 atm, 온도는 K, 결과는 L가 됩니다.
- 섭씨온도는 273.15를 더해 절대온도로 바꿉니다. 25°C는 298.15K이며 1mol, 1atm에서 계산 부피는 약 24.466L입니다.
- 몰수와 절대온도가 같으면 압력이 두 배일 때 부피는 절반입니다. 압력과 몰수가 같으면 300K에서 600K로 올라갈 때 이상기체 부피는 두 배가 됩니다.
- 흔히 말하는 22.4L/mol은 0°C와 1atm 부근의 값입니다. 25°C와 1atm에서는 약 24.5L/mol이므로 온도를 입력하지 않고 22.4를 모든 실험에 적용하면 약 9% 차이가 생깁니다.
자주 묻는 질문
25°C, 1atm에서 기체 1mol은 몇 L인가요?
이상기체 가정에서 약 24.466L입니다. 22.4L는 0°C 부근 조건이므로 실온 결과와 다릅니다. 실제기체라면 종류와 압력에 따른 압축인자도 확인해야 합니다.
압력계가 200kPa라고 표시되면 2atm을 넣으면 되나요?
먼저 게이지압인지 절대압인지 확인해야 합니다. 또한 kPa를 atm으로 환산해야 하며 1atm=101.325kPa입니다. 게이지 200kPa라면 현지 대기압을 더한 뒤 atm으로 바꿉니다.
산소와 질소 혼합기체도 계산되나요?
반응하지 않는 이상 혼합기체의 총몰수와 총 절대압을 넣으면 이상 부피를 구할 수 있습니다. 각 성분의 부분압이나 실제기체 편차는 조성별로 별도 계산해야 합니다.