기체의 특성
고체, 액체와 달리 기체는 다음과 같은 독특한 특징을 가집니다.
- 1. 일정한 모양과 부피가 없습니다
- 기체 입자는 모든 방향으로 이동하며 용기의 모든 곳에 존재할 수 있습니다. 따라서 기체의 부피는 용기의 부피와 같습니다.
- 2. 기체는 아주 잘 압축됩니다
- 기체의 대부분은 텅 비어 있는 공간이고, 실제 기체 입자가 차지하는 공간의 크기는 아주 작습니다. 아주 이상적인 기체를 가정하는 경우에 기체 입자의 크기는 ‘0’으로 간주됩니다. 이것은 외부에서 힘을 가하면 쉽게 부피가 줄어드는 이유가 됩니다.
- 3. 기체는 온도 변화에 민감합니다
- 기체 분자는 온도가 증가하면 분자 운동이 활발해지고 부피가 증가합니다. 만약 부피가 일정한 용기에 들어 있다면 용기 벽에 더 자주 충돌하게 되어 압력이 증가합니다.
반면, 온도가 감소하면 분자 운동이 느려지고 부피가 감소합니다. 만약 부피가 일정한 용기에 들어 있다면 용기 벽을 충돌하는 횟수가 감소하여 압력이 감소합니다.
유연한 격벽(중간 벽)을 마주한 두 기체
위 시뮬레이션에서 잠긴 자물쇠 아이콘을 클릭하면 풀려진 상태가 됩니다. 이 경우 두 기체는 압력을 통해 서로에게 영향을 미칩니다.
- 두 기체의 압력은 결국 동일해집니다.
- 압력이란 기체 분자가 용기 벽에 가하는 힘을 말합니다. 만약 두 기체의 압력이 서로 다르다고 가정해 봅시다. 이렇게 되면 압력 차이가 없어질 때까지 격벽이 이동하며 결국에는 압력 차이가 사라집니다.
- 기체의 부피비는 기체 입자의 개수와 기체의 온도에 비례합니다.
- A 구역 입자의 개수를 n1, 온도를 T1으로 하고, B 구역 입자의 개수를 n2, 온도를 T2라고 하면 다음의 공식이 성립합니다.
A 구역의 부피 : B 구역의 부피 = n1 × T1 : n2 × T2
격벽(중간 벽)이 고정된 두 기체
위 시뮬레이션에서 격벽을 드래그하면 격벽을 고정시킬 수 있게 됩니다.(잠긴 자물쇠 아이콘)
이것은 A, B 두 공간의 기체가 상대방에게 어떤 영향도 미치지 못한다는 것을 의미합니다. 즉, A와 B 두 기체는 서로 독립적이 되며, 이상 기체의 상태 방정식을 각각 별도로 만족합니다.