보일 법칙 계산기

보일 법칙은 온도가 일정할 때 일정 질량의 이상 기체의 압력이 그 부피에 반비례한다고 말합니다. 다시 말해 곱 PV는 일정하게 유지됩니다.

P₁ · V₁ = P₂ · V₂

이 식을 나중 부피에 대해 풀도록 정리하면, 이 계산기가 사용하는 공식을 얻습니다.

V₂ = (P₁ · V₁) / P₂

압력과 부피는 처음 상태와 나중 상태에서 단위만 일관되게 유지하면 어떤 단위로 나타내도 됩니다. 비 P₁/P₂가 압력 단위를 약분하므로 V₂는 V₁과 같은 단위로 나옵니다. 유일한 확고한 조건은 온도와 기체의 양(몰수 n)이 변하지 않는 것입니다.

풀이 예제

주사기에 1 atm에서 공기 2 L가 들어 있습니다. 온도를 일정하게 유지한 채 압력이 2 atm이 될 때까지 피스톤을 밉니다. 새로운 부피는 얼마일까요?

V₂ = (1 × 2) / 2 = 1 L

압력을 두 배로 하면 부피는 절반이 됩니다. 전형적인 반비례 관계입니다. P × V가 보존되므로 두 상태 모두에서 1 atm × 2 L = 2 atm × 1 L = 2가 됩니다.

빠른 참조

흔한 실수

• 온도가 일정해야 한다는 점을 잊는 것. 보일 법칙은 온도가 일정할 때만 성립합니다. 기체가 가열되거나 냉각되면 대신 결합 기체 법칙 P₁V₁/T₁ = P₂V₂/T₂를 사용하세요.
• 압력 단위를 섞는 것. P₁이 atm이면 P₂도 atm이어야 합니다. atm을 kPa나 psi와 섞으면 비가 틀어집니다.
• 계기 압력을 절대 압력으로 다루는 것. 사용하기 전에 계기 압력을 절대 압력으로 환산하세요(대기압 ≈ 1 atm을 더함).
• 기체를 새어 나가게 하거나 더하는 것. 이 법칙은 밀폐된 일정량의 기체(n이 일정)를 전제합니다. 몰수가 변하면 완전한 이상 기체 상태 방정식 PV = nRT를 사용하세요.