샤를의 법칙 계산기

샤를의 법칙은 압력이 일정할 때 일정 질량의 이상 기체 부피를 절대 온도로 나눈 값이 일정하게 유지된다는 것을 말합니다:

V₁ / T₁ = V₂ / T₂

최종 부피에 대해 정리하면 이 계산기가 사용하는 공식이 나옵니다:

V₂ = V₁ · T₂ / T₁

부피는 양쪽에서 같은 단위를 쓰는 한 원하는 어떤 단위(리터, 밀리리터, 세제곱미터)로도 표현할 수 있습니다. 비를 취하면 단위가 상쇄되므로 V₂는 V₁과 같은 단위로 나옵니다. 그러나 온도는 항상 절대 온도(켈빈)여야 합니다. 비례 관계는 0이 열에너지가 없음을 의미할 때만 성립하기 때문입니다.

풀이 예시

풍선에 273 K(0 °C)에서 기체 2 L가 들어 있습니다. 압력을 일정하게 유지하면서 373 K(100 °C)까지 가열합니다. 새 부피는 얼마일까요?

V₂ = 2 × 373 ÷ 273 ≈ 746 ÷ 273 ≈ 2.7326 L

절대 온도가 373/273 ≈ 1.366배 올랐기 때문에 기체가 팽창합니다.

빠른 참고표

흔한 실수

• K 대신 °C 사용. 섭씨를 켈빈으로 변환하려면 항상 273.15를 더하세요(0 °C → 273.15 K). 0 °C를 그대로 입력하면 T₁ = 0이 되어 계산이 깨집니다.
• 압력 변경. 샤를의 법칙은 압력이 일정하다고 가정합니다. 압력도 함께 변한다면 결합 기체 법칙 P₁V₁/T₁ = P₂V₂/T₂를 사용하세요.
• 기체 추가 또는 제거. 기체의 양(몰수 n)은 고정되어야 합니다. 변한다면 완전한 이상 기체 상태 방정식 PV = nRT로 전환하세요.
• 온도의 비와 차이 혼동. 부피는 차이 T₂ − T₁가 아니라 비 T₂/T₁에 따라 변하므로, 켈빈 온도를 두 배로 하면 부피도 두 배가 됩니다.