이상기체 [理想氣體, ideal gas]의 운동속도

[주남식]

이상기체의 분자운동속도가 무한대인 이유:

움직임(거리의 이동)은 있으나 시간을 무시한 '가정'이 이상기체의 정의 속에 포함되어 있기 때문입니다.

속도=거리/시간 인데 거리는 존재하고 시간이 0이면 속도는 무한대가 되는 것입니다.

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chrisJericho

어떻게 이상기체의 분자운동속도가 무한대이죠?

[08:48]

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<이상기체>기체분자들의 상호작용이 없다.

http://community.freechal.com/ComService/Activity/PDS/CsPDSContent.asp?GrpId=1204781&ObjSeq=1&PageNo=1&DocId=24913205

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이상기체 [理想氣體, ideal gas]

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개요

분자간의 상호작용이 전혀 없고, 그 상태를 나타내는 양 사이에 보일-샤를의 법칙이 완전하게 적용될 수 있다고 가정한 기체.

본문

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.

이런 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.

http://www.tgedu.net/student/go_chemistry/chapter4/gas/gas_4.html

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기체의 성질을 설명하는 기체 분자 운동론과 이상기체의 정의를 알아 봅시다.
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기체 분자 운동론: 기체 분자의 운동으로 기체의 성질을 설명하는 이론
   기체 분자의 크기는 무시할 정도로 작다.
   기체 분자 사이에는 인력이나 반발력이 작용하지 않는다.
   기체 분자는 끊임없이 무질서하게 운동한다.
   기체분자는 충돌전 후 속도가 같다.(완전탄성체)
   기체 분자의 운동에너지는 분자의 종류, 모양과는 무관하며 온도에만 비례한다. 이상기체: 기체 분자 운동론을 만족하는 가상의 기체
   분자의 질량은 있으나 분자 부피는 0이다.
   분자 사이에 인력, 반발력이 전혀 없는 완전탄성체이다.

http://www.ezchem.pe.kr/gas/perfect.htm

이상기체와 실제기체

 

이상 기체

실제 기체

세부 주제

이상 기체의 상태 방정식, PV = nRT 를 정확하게 만족시키는 기체를 이상기체(ideal gas, perfect gas) 라고 한다.
실온 부근의 대기압 하에서 실제 기체의 행동은 기체의 상태 방정식을 잘 만족시킨다.

기체의 성질(MOV)

기체의 압력이 아주 높거나 온도가 내려가면 기체 분자들 사이의 거리가 가까와져서 이상기체와는 다르게 행동한다. 기체 분자들 사이의 상호작용, 즉 끌리는 힘이나 미는 힘을 무시하지 못하게 되기 때문이다. 따라서 고압 반응기의 속의 기체 압력과 부피는 단순하게 PV=nRT 로 계산하여 구할 수 없다. 이를 보정하는 상태방정식이 여러가지 존재한다.

기체

• 기체분자운동론
• 기체 상태방정식
• 이상기체
• 액체, 고체
• 상태 변화

ezCHEM 목차

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기체의 성질

• 보일의 법칙 (P ∝ 1/V)
  압력은 부피가 감소함에 따라서 증가한다.
• 샤를의 법칙 (V ∝ T)
  부피는 온도가 증가함에 따라서 증가한다.
• 아보가드로의 법칙 (V ∝ n)
  기체의 양이 증가할수록 부피도 증가한다.
• 돌턴의 법칙 (P_total = P₁ + P₂ + ...)
  충돌 수는 특정 입자가 혼합 기체에서 그 입자의 mol%에 의존하여 결정된다.

따라서 PV = nRT가 성립된다. 이때 R은 비례와 반비례 관계식을 등호로 연결해주는 기체 상수 (gas constant)이다. 기체 상수 값은 8.31451 J/mol-K 이다. 이는 기압과 리터 단위를 쓸 때에는 0.082 atm-liter/mol-K 로 표현되기도 한다.

이상기체와 실제기체

실제기체의 행동은 흔히 이상기체의 작용과는 조금 차이가 있다. 예로서, 이상 기체들은 입자들 사이에 인력이 작용하지 않는다고 분자 운동론에서 가정하였다. 낮은 압력에서는 기체 입자들이 멀리 떨어져 있어 이들 사이에 인력을 무시할 수 있으므로 이 가정은 잘 맞는다. 그러나, 높은 압력에서는 입자들이 훨씬 더 가까워져 있으므로 이들 사이의 인력은 더 중요해진다.

일반적으로, 분자간 인력은 분자 반지름의 약 열 배 되는 거리부터 그거리가 감소함에 따라 빠르게 증가한다. 따라서 분자들은 약간 서로 끌리게 되고 300기압의 압력에서 실제 기체의 실제부피는 이상기체 법칙에 의해서 입증된 것 보다 더 작아진다.

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[밝히리]

⑥ 충돌은 탄성충돌이며, 충돌중 시간은 무시할 수 있다. -> '충돌중'의 시간입니다. '충돌과 다음 충돌 사이의 시간'을 무시하는 것이 아닙니다.

[주남식]

밝히리님... '충돌과 다음 충돌 사이의 시간'이 무한소가 아니라면 이상기체의 분자도 어떤 유한한 속도를 갖고 있겠군요. 이상기체의 분자운동속도는 얼마나 되죠? 이상기체는 단 한종류 밖에 없으니까 분자운동속도의 값도 있다면 하나일 것입니다.

[chrisJericho]

물리2를 공부하시라니깐요..

[주남식]

하이탑물리2 상권 375페이지에 이상기체에 대해 기술되어 있습니다. 교학사 물리2 155페이지에도 기체분자의 운동에 대해 기술하고 있습니다. chrisJericho님은 이상기체의 분자운동속도만 제시하면 역할이 끝나는 것을 모르시는지요? 뭘 모르는 것이 크게 흉일 수도 없지만 또한 자랑은 아닙니다.

[피터팬]

무한대요? 와우.. 광속이상 안된다고 상대성이론에서 그렇게 강조하는데 놀라운 사실이군요. 약간 고쳐 생각해보면 이상기체와 비슷하다고 여겨지는 기체 운동속도 광속이상인거 있을 수 있겠네요..^^