배관내 압력이 진공 상태 일 때 샤를의 법칙이 적용되나요?

Question

진공 상태 일 때 샤를의 법칙 적용

배관내 압력을 진공 상태(-14.4PSIG) 일 때 샤를의 법칙이 적용되어 온도가 상승하면 내부 압력이 상승하게 되나요?

Answer 1

안녕하세요.

진공 상태에서 샤를의 법칙(Charles`s Law)은 일정한 압력하에서 기체의 부피가 절대 온도(Kelvin)와 비례함을 나타냅니다. 이 법칙을 수식으로 표현하면 :

T₁ / V₁ = T₂ / V₂

여기서 V는 부피, T는 절대 온도입니다. 이 법칙은 압력이 일정하게 유지되는 조건 하에서만 유효합니다.
진공 상태는 기체의 압력이 매우 낮은 상황을 의미합니다. 압력이 낮다는 것은 기체 분자의 밀도가 극히 희박하다는 것을 의미하며, 이는 완전 진공에 가까운 상태에서 기체 분자가 거의 없음을 나타냅니다. 따라서 샤를의 법칙을 진공 상태에 직접 적용하는 것은 불가능합니다. 대신, 이상 기체 상태 방정식(Ideal Gas Law)을 사용하는 것이 더 적합합니다. 이상 기체 상태 방정식은 다음과 같습니다 :

PV = nRT

여기서 P는 압력, V는 부피, n은 기체의 몰수, R은 기체 상수, T는 절대 온도입니다. 이 방정식은 기체의 압력, 부피, 온도 사이의 관계를 나타내며, 일정한 부피에서 온도가 상승하면 압력도 상승한다는 것을 의미합니다.
따라서, 배관 내 압력이 진공 상태일 때 온도가 상승하면 내부 압력도 상승하게 됩니다. 이 현상은 이상 기체 상태 방정식에 의해 설명될 수 있으며, 샤를의 법칙보다는 이 방정식을 사용하는 것이 더 타당합니다. 진공 상태에서의 압력 변화는 온도 변화에 민감하게 반응하므로, 실험적 관찰과 이론적 계산을 통해 정확하게 이해해야 합니다.