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[자연과학]물리화학 - 빅터마이어 분자량 측정

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작성일18-03-14 17:23

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이때 생겨난 증기는 큰 용기 안에 있던 기체를 밀어내는데, 외부와 연결된 기체 뷰렛에서 그 부피를 측정(測定) 한다. 따라서 절대온도가 두 배가 되면 부피도 두 배가 된다
위에 주어진 Charles법칙을 다른 모양의 식으로 바꾸면

Cha…(생략(省略)) rles법칙 : V/T 〓 constant (일정한 양과 압력 조건에서)

일정 압력에서 주어진 양의 기체에 대하여 부피를 절대온도로 나눈 값은 항상 일정하다. 만약 압력이 두 배로 증가되면 부피는 1/2로 감소한다.

PV 〓 nRT

여기서, n은 기체의 몰수로서 기체분자가 몇 개 인지를 나타내는 값이고, R은 기체상수이다. 어느 기체나 t〓 -273.15에서 V〓0이므로 a를 다음과 같이 쓸 수 있다.
『실험원리 및 theory 』

(1) Boyle`s Law
일정한 온도에서 기체 시료의 부피는 가해 준 압력에 반비례한다.[자연과학]물리화학 - 빅터마이어 분자량 측정

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『실험제목』 Victor Meyer (빅터마이어법)
『실험목적』
▶ 1878~1880년에 독일의 마이어가 발견한 분자량 측정(測定) 방법의 하나로 기체로 변하기 쉽고 기체상태에서 물과 섞이지 않는 액체(CCl4)의 소량의 무게를 측정(測定) 하여 이것을 일정 온도의 용기 안에서 물중탕을 통해 기화시킨 후 기화된 기체의 부피를 측정(測定) 함으로써 이상기체 상태 방정식을 이용하여 실험에 사용된 물질의 분자량을 측정(測定) 하기 위한 실험이다.

V 〓 bT

이것이 Charles법칙이다.
(여기서 W는 시료액체의 질량, R은 기체상수, T는 증발실의 온도, P는 압력, V는 부피이다. 이 식은 일정한 압력에서 기체의 종류에 관계없이 그 부피는 절대온도에 직접 비례함을 보여준다. 압력과 부피의 항을 방정식의 같은 항에 정리하면,

Boyle`s Law : PV 〓 constant (일정한 양과 일정한 온도에서)

즉, 일정한 양과 일정한 온도에서 기체의 압력과 부피의 곱은 일정하다.

V 〓 a +bt

여기서 t는 섭씨온도이고 a와b는 직선에서 얻는 상수이다.

K〓 ℃ + 273.15

Kelvin온도를 T로 쓰면 다음 식을 얻는다.)
PV 〓 WR
설명

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실험결과/화학
다.

Victor Meyer법
휘발성 액체시료를 깨지기 쉬운 작은 유리구에 넣고, 온도가 액체의 끓는점 이상으로 일정하게 조절된 큰 용기 속에 떨어뜨리면, 시료를 담은 유리구가 깨지면서 시료 액체가 증발한다.
따라서 위의 식에서 보면 n과 R은 변하지 않는 값으로 볼 수 있고,

PV ∝ T (부피와 압력의 곱은 온도와 비례한다.

(2) Charles` law
Celsius 온도(섭씨온도)에 대하여 선형으로 기체부피가 변했으므로 부피와 온도의 관계를 다음과 같이 표현된다.
이상기체의 압력(P), 부피(V), 온도(T)의 관계를 나타낸 식이 이상기체상태방정식이다.



여기에서 V는 기체가 차지하고 있는 부피이고 P는 압력이다.)
이번 실험에서의 근본원리로서 이상기체방정식의 활용과 액화 사염화탄소의 분자량 측정(測定) 시 알아두어야 할 점에 대해 기숙해보겠다. 뷰렛에 나타나는 기체의 부피는 온도차를 고려하여 생겨난 증기의 부피로 환산한다. 증기가 이상기체와 같은 부피-압력관계를 나타낸다고 가정하면,

PV〓nRT PV〓wRT/M M〓WRT/PV

위의 식을 통해 분자량 M을 구할 수 있다. 따라서 원리만을 이해하고 기본적은 관계를 알 수 있도록 우리는 이상기체라는 가정 하에 Victor Meyer법에서 이상기체방정식을 적용하기로 한다.

0 〓 273.15b +bt 〓 b(t+273.15)

섭씨온도에 273.15를 더한 Kelvin온도척도는 다음과 같다.

이상기체방정식의 적용
기체의 상태 (압력, 온도, 부피 등)들이 서로 어떤 관계인지를 나타내는 방정식으로써 이 실험에서 기본가정이며 근본 원리를 드러내주는 식이다. 실제기체의 방정식은 너무나 복잡하므로 기체를 이상기체라 가정하고 이 실험에서 분자량을 측정(測定) 하기로 한다.

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