🧪 이상기체 상태방정식 계산기
압력(P), 부피(V), 몰수(n), 온도(T) 중 3가지를 입력하여 나머지 하나를 계산합니다.
🧪 이상기체 상태방정식 계산기
mol
📈 등온선 (P-V Curve)
값을 입력해주세요.
계산기 설명
이상기체 법칙(Ideal Gas Law)은 기체의 압력, 부피, 몰수, 온도 사이의 관계를 하나의 상태 방정식으로 묶은 열역학의 기본 법칙입니다. 보일 법칙, 샤를 법칙, 아보가드로 법칙을 통합한 결과로, 상온·상압의 대부분 기체를 잘 근사합니다.
이 계산기가 구하는 것
이 계산기는 P, V, n, T 네 변수 중 세 개를 알면 나머지 하나를 이상기체 상태 방정식으로 구합니다. 다양한 단위(Pa/atm/psi, m³/L/ft³ 등)를 지원합니다.
왜 필요한가
- 화학 반응의 기체 생성량·소모량 계산 (화학량론)
- 탱크·용기 내 기체의 압력·부피 예측과 저장 설계
- 온도 변화에 따른 기체 팽창·수축 산정 (HVAC, 공정)
계산 공식
이상기체 상태 방정식
이상기체 법칙은 압력과 부피의 곱이 몰수, 기체 상수, 절대온도의 곱과 같다는 관계입니다.
- P — 압력 [Pa, atm, psi]
- V — 부피 [m³, L, ft³]
- n — 몰수 [mol]
- T — 절대 온도 [K]
- R — 이상기체 상수 (≈ 8.314 J/(mol·K) 또는 0.08206 L·atm/(mol·K))
식의 의미 (어떻게 구하나)
- 온도 T가 일정하면 P와 V는 반비례합니다 (보일 법칙): 압축하면 압력이 오릅니다.
- 압력 P가 일정하면 V는 절대온도 T에 비례합니다 (샤를 법칙): 데우면 팽창합니다.
- 몰수 n이 많을수록 같은 부피·온도에서 압력이 높아집니다.
계산 예시
0 °C(273.15 K), 1 atm에서 기체 1 mol의 부피를 구하면 V = nRT/P = (1 × 0.08206 × 273.15) / 1 ≈ 22.4 L. 이것이 표준 상태에서 이상기체 1 mol의 몰부피(22.4 L)입니다.
유용한 팁
실무 팁
- 온도는 반드시 절대온도(K)로 넣어야 합니다. 섭씨는 K = °C + 273.15로 변환하세요.
- R 값은 사용하는 단위계와 일치해야 합니다 (SI에서는 8.314 J/(mol·K)).
- 상태 변화 문제에서는 P₁V₁/T₁ = P₂V₂/T₂ (결합기체 법칙)로 두 상태를 비교하면 편리합니다.
한계와 주의사항
- 이상기체 가정은 고압·저온에서 무너집니다. 이때는 분자 간 힘과 분자 부피를 고려한 반데르발스 식 등 실제 기체 상태식이 필요합니다.
- 기체가 응축(액화)에 가까워지거나 임계점 근처에서는 오차가 커집니다.