이상기체 상태방정식 계산기

PV = nRT, 네 값 중 하나를 구해요

이상기체 상태방정식은 기체의 압력(P)·부피(V)·몰수(n)·절대 온도(T) 사이의 관계를 하나의 식 PV = nRT로 나타내요. 위에서 구할 값을 고르고 나머지 세 값을 넣으면 바로 답이 나와요. 단위는 칸마다 따로 고를 수 있고, 계산할 때는 모두 SI 단위(Pa, m³, mol, K)로 바꾼 뒤 기체 상수 R = 8.314 462 618 J/(mol·K)를 대입해요. 아래 회색 상자에 바꾼 값과 대입 과정이 그대로 나오니 풀이를 확인할 때도 쓸 수 있어요.

단위 바꾸기 규칙

• 압력 — 1 atm = 101 325 Pa, 1 bar = 100 000 Pa, 1 torr = 101 325/760 Pa(약 133.322 Pa, mmHg와 거의 같아요).
• 부피 — 1 L = 1 dm³ = 0.001 m³, 1 mL = 1 cm³.
• 온도 — 반드시 절대 온도로 계산해요. K = °C + 273.15, °F는 (°F − 32) × 5/9 + 273.15로 바꿔요.

R 값은 atm·L 단위로 쓰면 약 0.082 06 atm·L/(mol·K)인데, 이 계산기는 단위를 먼저 SI로 바꾸기 때문에 R을 따로 고를 필요가 없어요. 0 °C, 1 atm에서 1 mol의 부피는 약 22.414 L로 나오는데, 교과서의 ‘표준 상태 22.4 L’가 이 값이에요.

질량으로 몰수 넣기, 밀도

몰수 칸 옆에서 ‘질량으로’를 고르면 기체 질량(g)과 화학식을 넣어 n = 질량 ÷ 몰 질량을 자동으로 계산해요. 화학식의 몰 질량은 이 사이트의 몰 질량 계산기와 같은 IUPAC 표준 원자량으로 구해요. 기체 화학식을 넣으면 그 조건에서의 밀도 ρ = PM/RT(g/L)도 함께 보여 줘요.

상태 변화 (보일·샤를·게이뤼삭)

두 번째 탭은 몰수가 변하지 않는 기체가 상태 1에서 상태 2로 바뀔 때 P₁V₁/T₁ = P₂V₂/T₂ 관계로 빈칸 하나를 구해요. 온도가 같으면 보일 법칙, 압력이 같으면 샤를 법칙, 부피가 같으면 게이뤼삭 법칙이 되고, 결과 아래에 어떤 법칙에 해당하는지 알려 줘요.

한계

이상기체 식은 압력이 낮고 온도가 높을수록 잘 맞아요. 아주 높은 압력, 끓는점 가까운 낮은 온도, 수증기처럼 분자 사이 힘이 큰 기체에서는 실제 값과 차이가 커지므로 반데르발스 식 같은 실제 기체 식이 필요해요.

참고한 자료

• NIST — CODATA 2022 자주 쓰는 기본 물리 상수표 (R, N_A, k)
• NIST SP 811 — 단위 환산 계수 (atm, bar, torr)