돌턴의 부분압 법칙이란?
돌턴의 법칙은 서로 반응하지 않는 기체들이 섞여 있을 때, 전체 압력이 각 기체가 나타내는 분압(부분압)의 합과 같다는 원리입니다. 이로부터 자연스럽게, 특정 성분 기체 하나의 분압은 그 기체의 몰분율에 혼합 기체의 전체 압력을 곱한 값이 된다는 결론이 나옵니다. 이 계산기는 이 관계를 어떤 단위에도 즉시 적용해 줍니다. 결과 분압은 전체 압력에 입력한 단위(atm, kPa, mmHg, bar, psi) 그대로 나오기 때문입니다.
계산기 사용 방법
관심 있는 기체의 몰분율(0과 1 사이의 무차원 값)과 혼합 기체의 전체 압력을 입력하세요. 계산 버튼을 누르면 해당 기체의 분압과, 그 기체가 전체 압력에서 차지하는 비율(%)을 함께 확인할 수 있습니다.
공식 자세히 보기
핵심 식은 다음과 같습니다.
$$P_i = \text{Mole Fraction } (x_i) \times \text{Total Pressure } (P_{total})$$여기서 \(P_i\)는 성분 i의 분압, \(x_i\)는 그 몰분율(성분 i의 몰수를 전체 몰수로 나눈 값), \(P_{total}\)은 혼합 기체의 전체 압력을 뜻합니다. 모든 성분의 몰분율을 더하면 1이 되므로, 각 분압을 모두 더하면 전체 압력과 같아집니다.
예제 풀이
공기는 몰 기준으로 약 21%가 산소이므로 산소의 몰분율은 \(x = 0.21\) 입니다. 전체 대기압이 1 atm일 때 산소의 분압은 다음과 같습니다.
$$P_i = 0.21 \times 1 = 0.21 \text{ atm}$$만약 전체 압력이 760 mmHg였다면 산소의 분압은 \(0.21 \times 760 = 159.6 \text{ mmHg}\) 가 됩니다.
자주 묻는 질문
어떤 단위를 써야 하나요? 어떤 압력 단위든 사용할 수 있습니다. 분압은 전체 압력에 입력한 단위와 동일한 단위로 나옵니다.
몰분율이 1보다 클 수 있나요? 아니요. 몰분율은 전체 몰수에 대한 비율이므로 항상 0과 1 사이의 값입니다.
돌턴의 법칙은 모든 기체에 적용되나요? 이상 기체와 반응하지 않는 혼합 기체, 그리고 적당한 압력 조건에서 가장 정확합니다. 고압 상태의 실제 기체는 약간의 오차가 생길 수 있습니다.
