기체 밀도 계산기

계산 입력

압력 (Pa)

몰질량 (g/mol)

온도 (K)

결과

기체 밀도

1.2925

kg/m³

밀도	1.2925 g/L
기체상수 R	8.314462618 J/(mol·K)

기체 밀도 계산기란?

이 도구는 측정 가능한 세 가지 값, 즉 절대압력, 몰질량, 절대온도를 이용해 이상기체의 밀도를 계산합니다. 이상기체 상태방정식 \(PV = nRT\)를 변형해 단위 부피당 질량인 밀도를 바로 구할 수 있도록 만들었습니다. 화학, 물리학, 공조(HVAC), 연소, 항공우주 공학 등 주어진 조건에서 거의 이상적으로 거동하는 기체를 다루는 모든 분야에서 폭넓게 활용됩니다.

사용 방법

압력은 파스칼(Pa), 기체의 몰질량은 그램/몰(g/mol), 온도는 켈빈(K) 단위로 입력하세요. 계산기는 밀도를 세제곱미터당 킬로그램(kg/m³)으로 반환하며, 이 값은 리터당 그램(g/L)과 수치가 완전히 동일합니다. 참고로 건조 공기의 몰질량은 약 28.97 g/mol, 표준 대기압은 101325 Pa, 그리고 0 °C는 273.15 K입니다.

공식 풀이

\(PV = nRT\)에서 출발해 몰수 \(n = m/M\)(질량을 몰질량으로 나눈 값)임을 이용합니다. 이를 대입하고 양변을 부피로 나누면 밀도 $$\rho = m/V = \frac{PM}{RT}$$가 됩니다. 계산기는 내부적으로 몰질량을 g/mol에서 kg/mol로 변환(1000으로 나눔)하여 기체상수 \(R = 8.314462618\ \text{J/(mol}\cdot\text{K)}\)를 사용해 결과가 SI 단위인 kg/m³로 나오도록 처리합니다.

수소나 헬륨 같은 가벼운 기체는 이산화탄소보다 밀도가 훨씬 낮다.

이상 기체의 밀도는 압력과 몰질량의 곱을 R과 온도의 곱으로 나눈 값과 같다.

계산 예시

표준 조건의 건조 공기를 예로 들어 보겠습니다. \(P = 101325\ \text{Pa}\), \(M = 28.97\ \text{g/mol} = 0.02897\ \text{kg/mol}\), \(T = 273.15\ \text{K}\)입니다. 그러면 $$\rho = \frac{101325 \times 0.02897}{8.314462618 \times 273.15} \approx \frac{2935.39}{2271.10} \approx 1.2925\ \text{kg/m}^3$$로, 교과서에 흔히 나오는 약 1.29 kg/m³ 값과 거의 일치합니다.

자주 묻는 질문

실제 기체에도 적용되나요? 이 계산기는 이상기체 거동을 가정하며, 상온과 보통 압력 범위의 대부분 기체에서는 정확합니다. 응축점 근처나 매우 높은 압력에서는 압축인자(compressibility factor)를 포함한 실제기체 상태방정식을 사용해야 합니다.

kg/m³와 g/L의 수치가 같은 이유는? \(1\ \text{kg/m}^3 = 1000\ \text{g} / 1000\ \text{L} = 1\ \text{g/L}\)이기 때문에 두 단위는 같은 숫자 값을 공유합니다.

온도가 섭씨(°C)로 주어졌다면? 입력하기 전에 273.15를 더해 켈빈(K)으로 먼저 변환하세요.