최종 업데이트: 2026-06-14

결합 기체 법칙이란

결합 기체 법칙은 양이 일정한 기체에서 압력, 부피, 온도가 한꺼번에 바뀔 때의 거동을 나타냅니다. 더 단순한 세 가지 기체 법칙을 하나의 관계로 합친 것으로, 기체가 두 가지 조건 사이를 오갈 때 — 더 차갑고 희박한 공기로 올라가는 기상 관측 기구나 햇빛에 데워지는 밀폐 용기처럼 — 두루 쓰이는 도구입니다.

결합 기체 법칙 공식

$$\frac{P_1 V_1}{T_1} = \frac{P_2 V_2}{T_2}$$

기호	의미	단위 (이 계산기)
P₁, P₂	압력 (상태 1, 2)	atm
V₁, V₂	부피 (상태 1, 2)	L
T₁, T₂	절대 온도	K

양변이 같은 기체를 나타내므로 양 n과 기체 상수 R이 약분되어 나타나지 않습니다. 식을 변형하면 여섯 양 중 어느 것이든 구할 수 있습니다. 예를 들면 다음과 같습니다.

$$P_2 = \frac{P_1 V_1 T_2}{T_1 V_2}, \qquad V_2 = \frac{P_1 V_1 T_2}{T_1 P_2}, \qquad T_2 = \frac{T_1 P_2 V_2}{P_1 V_1}$$

계산 예시

1.0 atm, 273 K(0 °C)에서 1.0 L인 기체 시료를 0.50 L로 압축하고 546 K로 가열했을 때의 새 압력을 구해 보겠습니다.

$$P_2 = \frac{P_1 V_1 T_2}{T_1 V_2} = \frac{1.0 \times 1.0 \times 546}{273 \times 0.50} = 4.0\ \text{atm}$$

부피를 절반으로 줄이면 압력이 두 배가 되고, 절대 온도를 두 배로 올리면 다시 두 배가 되어 결국 처음 압력의 네 배가 됩니다.

안에 담긴 세 법칙

한 변수를 일정하게 두면 결합 기체 법칙은 익숙한 특수한 경우로 줄어듭니다.

일정한 양	결과 법칙	관계
온도	보일 법칙	P₁V₁ = P₂V₂
압력	샤를 법칙	V₁ ÷ T₁ = V₂ ÷ T₂
부피	게이뤼삭 법칙	P₁ ÷ T₁ = P₂ ÷ T₂

이 가운데 하나를 이 계산기로 다루려면, 두 상태에서 일정하게 유지되는 양에 같은 값을 입력하면 됩니다.

항상 절대 온도를 쓰기

이 법칙은 비례 관계이므로 진짜 0에서 시작하는 온도 척도에서만 성립합니다. 섭씨와 화씨는 0점이 임의로 정해져 있어 잘못된 비를 줍니다. 10 °C에서 20 °C로 가는 것은 열에너지가 두 배가 되는 것이 아닙니다. 켈빈 척도는 절대 영도(−273.15 °C)에서 시작하므로 켈빈의 비는 물리적으로 의미가 있습니다. 이 계산기는 섭씨나 화씨를 입력받아 계산하기 전에 켈빈으로 변환합니다.

결합 기체 법칙과 이상 기체 법칙

양이 일정하고 n이 필요하지 않은 채 같은 기체의 두 상태를 비교할 때는 결합 기체 법칙을 사용합니다. 몰 수나 존재하는 기체의 질량처럼 절대적인 양이 필요한 한 상태를 다룰 때는 이상 기체 상태 방정식을 사용합니다.

자주 묻는 질문 (FAQ)

결합 기체 법칙은 무엇입니까?

결합 기체 법칙은 양이 일정한 기체에 대해 P₁V₁ ÷ T₁ = P₂V₂ ÷ T₂가 성립한다는 법칙입니다. 두 상태 사이에서 기체의 압력, 부피, 절대 온도를 연결합니다. 여섯 값 중 다섯을 알면 나머지 하나를 구할 수 있습니다. 이 법칙은 절대 온도 척도에 의존하므로 온도는 항상 켈빈으로 써야 합니다.

결합 기체 법칙은 이상 기체 상태 방정식과 어떻게 다릅니까?

이상 기체 상태 방정식(PV = nRT)은 기체의 한 상태를 다루며 양 n과 기체 상수 R을 포함합니다. 결합 기체 법칙은 같은 양의 기체의 두 상태를 비교하므로 n과 R이 약분되어 나타나지 않습니다. 따뜻한 공기에서 찬 공기로 옮겨가는 풍선처럼 기체의 조건이 바뀔 때는 결합 기체 법칙을, 몰 수처럼 절대적인 양이 필요할 때는 이상 기체 상태 방정식을 사용합니다.

보일, 샤를, 게이뤼삭 법칙과는 어떤 관계입니까?

결합 기체 법칙은 이 세 법칙을 특수한 경우로 모두 포함합니다. 온도를 일정하게 두면(T₁ = T₂) 보일 법칙 P₁V₁ = P₂V₂이 됩니다. 압력을 일정하게 두면 샤를 법칙 V₁ ÷ T₁ = V₂ ÷ T₂가 되고, 부피를 일정하게 두면 게이뤼삭 법칙 P₁ ÷ T₁ = P₂ ÷ T₂가 됩니다. 이 가운데 하나를 이 계산기로 다루려면, 두 상태에서 일정하게 유지되는 양에 같은 값을 입력하면 됩니다.

온도는 왜 켈빈으로 써야 합니까?

기체 법칙은 비례 관계이고, 비례는 진짜 0에서 시작하는 척도에서만 성립합니다. 섭씨와 화씨는 0점이 임의로 정해져 있어 잘못된 비를 줍니다. 10 °C에서 20 °C로 올라가는 것은 열에너지가 두 배가 되는 것이 아닙니다.

켈빈 척도는 절대 영도에서 시작하므로 켈빈이 두 배가 되면 그 양이 실제로 두 배가 됩니다. 이 계산기는 섭씨나 화씨를 입력받아 계산하기 전에 켈빈으로 변환합니다.