열기관과 이상기체 법칙

목차

실험 목적
이론
실험장치
실험방법
추론 논의및 고찰
참고문헌

본문내용

1. 실험목적
1) 열기관의 열역학을 이해할 수 있게 한다.
2) 열역학적인 일의 표현을 이해할 수 있게 한다.
3) 공기가 이상기체법칙을 따르는지 확인한다.

이 실험에서 학생들은 네 단계 팽창/압축 순환공정을 따르는 “실제” 열기관이 어떻게 작은 추를 들어 올리는 유용한 기계적인 일을 할 수 있는지 시험해 본다. 또한 이 기계적인 일이 PV일(work)과 동일한 지를 시험해 본다.



2. 이론

◆ 이상기체 [理想氣體, ideal gas]
완전기체라고도 한다. 분자간의 상호작용이 전혀 없고, 그 상태를 나타내는 양인 온도·압력·부피 사이에 보일-샤를의 법칙이 완전하게 적용될 수 있다고 가정된 기체를 말한다.
그 기본적인 가정은 다음과 같다. ① 기체는 분자라는 입자들로 구성되어 있다. ② 분자는 무작위적인 운동을 하며, 뉴턴의 운동법칙을 따른다. ③ 분자의 총수는 크다. ④ 분자 자체만의 총부피는 기체 전체가 차지하는 부피 중에서 무시할 수 있을 만큼 작은 부분이다. ⑤ 충돌하는 시간을 제외하면, 분자에 작용하는 힘은 무시해도 좋다.⑥ 충돌은 탄성충돌이며, 충돌중 시간은 무시할 수 있다.
이 가정을 설정하면 상태의 변화를 기술하는 것이 간단하게 되므로 열역학에서는 이러한 가상기체를 대상으로 이상적인 고찰을 하는 경우가 많다. 현실적으로 존재하는 기체는 다소나마 분자 사이에서 상호작용을 하므로 이 조건에 해당하지 않지만 고온·저압 상태에서는 이상기체에 가깝다고 간주할 수 있다.


◆ 샤를의 법칙이란?
기체의 온도와 부피와의 관계를 나타내는 법칙으로, 1787년에 샤를에 의해 발표되었는데, 압력이 일정할 때 기체의 부피는 종류에 관계없이 온도가 1℃ 올라갈 때마다 0℃일 때 부피의 1/273 씩 증가한다는 것이다.
이 법칙은 1801년 게이뤼삭에 의하여 확립되었으나, 이보다 앞서 1787년에 샤를이 같은 내용을 발표하였기 때문에, 일반적으로 샤를의 법칙이라고 한다.
제1법칙과 제2법칙이 있다. 제1법칙은 기체팽창의 법칙, 게이뤼삭의제1법칙이라고도 하며, 일정한 압력에서 기체의 부피는 그 종류와는 관계없이 절대온도에 정비례하여 증가한다는 법칙이다.

참고 자료

▲ 두산백과사전 EnCyber & EnCyber.com
▲ 과학교육학회 학술자료(http://blog.naver.com/jonbo05?Redirect)
▲ http://100.naver.com/100.nhn?docid=113102
▲ http://cafe.naver.com/energyvilage.cafe?iframe_url=/ArticleRead.nhn%3Farticleid=50
▲ 화공열역학 7판 J. M. smith, H. C. Van Ness, M. M. Abbott