기체 상수의 결정_결과레포트

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목차

1. Abstract
2. Experiment
3. Result & Discussion
4. Conclusion
5. Reference

본문내용

1. Abstract
기체 상수 결정 실험은 , , 기체 발생 장치를 통해 산소와 이산화탄소 기체를 생성시킨 후, 측정값을 이상 기체 상태 방정식과 van der Waals 상태 방정식에 대입해 기체 상수 R의 값을 구하는 실험이다. 산소는 와 의 반응으로 생성되고, 이산화탄소는 의 반응으로 생성된다. 반응을 통해 기체가 생성되면서 이 기체들로 인해 시약병의 물이 밀려나기 때문에 기체의 부피는 곧 물의 부피와 같다는 것을 알 수 있다. 그래서 이상 기체 상태 방정식과 van der Waals 상태 방정식에 대입하는 부피는 물의 부피(=기체의 부피)를 의미한다. 압력은 1atm, 온도는 25℃로 설정하고 산소, 이산화탄소의 질량을 통해 구한 몰 수를 이상 기체 상태 방정식, van der Waals 상태 방정식에 대입하면 최종적으로 기체 상수 R 값을 구할 수 있다. 그 후, 실험을 통해 나온 값 R과 이론적인 값 R을 비교해 오차율을 구해본다.

2. Experiment
산소 기체 발생 실험의 경우, 와 의 반응으로 생성되므로 2g과 정촉매로 작용하는 0.2g을 시험관에 넣어줘야 한다.

Fig 1. 산소 기체 발생 실험에 쓰이는 와 의 질량 측정

나중에 실험이 끝난 후 생성된 기체의 질량을 알아야 하므로 빈 시험관의 질량과 시약이 담긴 시험관의 질량을 측정해준다.

Fig 2. 빈 시험관과 와 가 담긴 시험관의 질량 측정

기체 발생 장치를 만들어준다. 시약병에 물을 가득 채우고 발생되는 기체가 새어나가지 않도록 마개를 꽉 닫아준다. 시약병과 연결된 고무관 한쪽에 시약이 담긴 시험관을 연결해주고, 다른 한쪽은 비커에 넣는다. 하지만 시험관을 연결하기 전에 물이 비커로 이동하는지 확인하고 고무관에 물이 채워지도록 하기 위해 반대쪽 고무관을 불어 비커로 물이 이동하도록 한다. 그 후, 비커에 있던 물은 정확한 부피를 측정하기 위해서 버려야 한다. 시험관이 연결된 고무관은 기체가 새어나가지 않도록 파라필름을 붙여준다. 시험관은 클램프를 이용하여 고정시켜줘야 하는데, 이때 열이 골고루 닿을 수 있도록 수평에 가깝게 고정해준다. 고무관을 통해 물이 나올 때 중력의 영향을 최대한 덜 받게 하기 위해서 시약병의 물과 비커의 수면 높이를 맞춰준다.

참고 자료

네이버 지식백과 화학백과 ’이상 기체 상태 방정식‘
네이버 지식백과 화학백과 ’반데르발스 상태 방정식‘
LibreTexts chemistry ‘16.2:van der Waals and Redlich-Kwong equations of state’
마스터톤 일반화학 8th edition 119p
네이버 지식백과 물리학백과 ‘임계온도’
화공기초 이론 및 실험1 2023년 2학년 1학기 실험노트 10p~12p