이상 기체 상태 방정식 계산기 (PV=nRT)

이상 기체 상태 방정식 PV=nRT를 사용하여 압력, 부피, 물질량(몰수), 온도 중 3개를 입력하면 나머지 1개를 계산합니다.

마지막 업데이트: 2026-09-01

이상기체 상태방정식(PV=nRT)이란

이상기체 상태방정식은 기체의 압력(P)·부피(V)·물질량(n)·절대온도(T)라는 네 가지 상태량을 PV=nRT라는 하나의 식으로 묶은 것입니다. 분자 자체의 부피를 무시할 수 있고 분자 사이에 힘이 작용하지 않는다는 「이상기체」의 가정 아래 성립하는 근사식이지만, 상온·상압에 가까운 조건에서는 실재 기체의 거동을 잘 재현하므로 화학·물리 계산에서 가장 기본이 되는 관계식으로 쓰입니다.

이 도구에서는 네 가지 상태량 가운데 셋을 입력하면, 기체상수 R(R=0.082057 L·atm/(mol·K))을 써서 나머지 하나를 자동으로 계산합니다. 온도는 반드시 절대온도(K)로 입력해야 하며, 섭씨 값을 그대로 쓰면 올바른 결과가 되지 않습니다. 계산은 모두 브라우저 안에서 끝나며, 입력한 수치가 서버로 전송되는 일은 없습니다.

기체 상태방정식 계산기 사용법

계산할 항목을 고릅니다 「계산할 항목」에서 압력·부피·물질량·절대온도 가운데 구하고자 하는 하나를 고릅니다. 고른 항목의 입력 칸은 자동으로 숨겨집니다.
나머지 세 값을 입력합니다 표시된 세 입력 칸에 이미 아는 압력(atm)·부피(L)·물질량(mol)·절대온도(K)를 입력합니다.
온도가 섭씨라면 켈빈으로 바꿉니다 섭씨(℃) 값만 알고 있다면 273.15를 더해 절대온도로 바꾼 뒤 입력해 주십시오(예: 25℃ → 298.15K).
계산 결과를 확인합니다 세 값을 입력하는 즉시 나머지 하나가 「계산 결과」 칸에 표시됩니다. 입력값을 바꾸면 결과도 곧바로 다시 계산됩니다.

더 잘 활용하기 위한 팁

온도는 반드시 절대 온도(켈빈, K)로 입력하세요. 섭씨 값을 그대로 입력하면 계산 결과가 잘못됩니다.
여기서 사용하는 기체 상수는 R=0.082057 L·atm/(mol·K)입니다. 압력은 atm(기압), 부피는 L(리터)로 통일되어 있습니다.
이 식은 "이상 기체"를 전제로 한 근사식입니다. 고압·저온 상태에서는 실제 기체의 거동과 차이가 발생할 수 있습니다.
"계산할 항목"을 전환하면 해당 항목의 입력란이 숨겨지고, 나머지 3개의 입력값으로 자동 계산됩니다.

기체 상태방정식이 도움이 되는 상황

화학 수업·시험의 검산

고교 화학·대학 교양 수준의 기체 문제에서, 손으로 계산한 압력·부피·물질량·온도의 답 맞추기에 쓸 수 있습니다. 단위를 atm·L·K·mol로 맞추면 그대로 대조할 수 있습니다.

실험 전 조건 어림하기

화학 실험에서 목적한 물질량의 기체를 발생시키는 데 필요한 용기의 부피나, 밀폐 용기 안의 압력 상한을 미리 어림하는 용도로 쓸 수 있습니다.

혼합기체의 분압 계산을 위한 사전 준비

여러 기체가 섞인 계를 다루기 전 단계로, 우선 단일 성분의 상태량을 확인하고 싶을 때 씁니다. 성분별 분압을 구하고 싶다면 분압 계산 도구를 이용해 주십시오.

증기압을 고려한 기체량 어림하기

액체와 평형 상태에 있는 기체를 다룰 경우, 먼저 이 도구로 이상기체로서의 어림값을 낸 뒤, 수증기 등 포화증기압의 영향을 자세히 보고 싶을 때는 증기압 계산 도구와 함께 쓰면 이해가 깊어집니다.

타이어 공기압이나 기체 용기의 잔량 파악

기온이 바뀌면 타이어 공기압이나 고압 용기 안의 압력이 어떻게 달라지는지를, 부피 일정·물질량 일정의 조건에서 대략 어림할 때의 참고가 됩니다.

기체 상태방정식의 관련 용어

이상기체: 분자 자체의 부피를 무시할 수 있고 분자끼리 인력·반발력이 작용하지 않는다고 가정한 이론상의 기체를 말합니다. 이 가정 아래에서 PV=nRT가 엄밀히 성립합니다. 실재기체는 고압·저온이 될수록 이 가정에서 벗어나는 정도가 커집니다.
물질량(몰수): 원자나 분자의 개수를 나타내는 양으로, 단위는 mol(몰)입니다. 1mol은 아보가드로 수(약 6.02×10²³개)의 입자 모임을 가리킵니다. 기체의 질량을 몰질량(분자량)으로 나누면 물질량을 구할 수 있습니다.
기체상수 R: 상태방정식 PV=nRT에 나오는 비례상수로, 쓰는 단위계에 따라 수치가 달라집니다. 본 도구에서는 압력 atm·부피 L·온도 K의 단위계에 대응하는 R=0.082057 L·atm/(mol·K)을 씁니다. SI 단위로는 R=8.314 J/(mol·K)입니다.
표준상태(STP): 기체의 성질을 견줄 때의 기준이 되는 조건으로, 현재의 IUPAC 정의로는 0℃(273.15K)·100kPa를 가리킵니다(옛 정의에서는 1atm=101.325kPa를 쓰기도 합니다). 표준상태에서 이상기체 1mol의 부피는 약 22.4L입니다.
보일의 법칙: 일정 온도 아래에서는 기체의 압력과 부피의 곱(P×V)이 일정해진다는 법칙입니다. 1662년 로버트 보일이 발견하였고, 뒤에 샤를의 법칙·아보가드로의 법칙과 통합되어 PV=nRT가 되었습니다.
샤를의 법칙: 일정 압력 아래에서는 기체의 부피를 절대온도로 나눈 값(V/T)이 일정해진다는 법칙입니다. 자크 샤를이 발견하였으며, 온도가 내려갈수록 기체의 부피가 줄어든다는 관계를 나타냅니다.
아보가드로의 법칙: 같은 온도·같은 압력·같은 부피 아래에서는 기체의 종류에 관계없이 분자의 수가 같다는 법칙입니다. 이 법칙에 의해 기체의 부피에서 물질량을 구하는 생각이 PV=nRT에 담기게 되었습니다.

자주 묻는 질문

상태 방정식 PV=nRT는 온도가 0(분자 운동이 이론적으로 멈추는 절대 영도)에 가까워질수록 압력이나 부피가 0에 가까워진다는 물리적 관계를 전제로 합니다. 섭씨나 화씨와 같은 상대적인 온도 눈금으로는 이 관계가 성립하지 않기 때문에 절대 온도(K)를 사용해야 합니다.

이상 기체는 분자 자체의 부피를 무시할 수 있고 분자 간 힘이 작용하지 않는다고 가정한 이론적인 모델입니다. 실제 기체는 고압·저온이 될수록 분자 간 힘과 분자 자체의 부피 영향을 무시할 수 없게 되어 이상 기체 식과의 차이가 커집니다.

기체 상수 R의 값은 사용하는 단위계에 따라 달라집니다. 이 도구에서는 압력을 atm(기압), 부피를 L(리터), 온도를 K(켈빈)로 통일하고 있으므로, 이 단위계에 대응하는 R=0.082057 L·atm/(mol·K)를 사용합니다. SI 단위(Pa·m³)로 계산할 경우에는 R=8.314 J/(mol·K)를 사용합니다.

물질량은 원자나 분자의 개수를 나타내는 양으로, 단위는 mol(몰)입니다. 1mol은 아보가드로 수(약 6.02×10²³개)의 입자 집합을 가리킵니다. 기체의 질량과 몰 질량(분자량)을 알면 질량÷몰 질량으로 몰수를 구할 수 있습니다.

여담 ― 기체 법칙은 어떻게 통합되었는가

이상 기체 상태 방정식 PV=nRT는 사실 17세기부터 19세기에 걸쳐 각각 발견된 여러 법칙을 하나로 통합한 것입니다. 보일의 법칙(일정 온도에서 P×V가 일정)·샤를의 법칙(일정 압력에서 V/T가 일정)·아보가드로의 법칙(같은 온도·같은 압력·같은 부피라면 기체의 종류에 상관없이 분자 수가 같음)이라는, 각각 독립적으로 발견된 경험 법칙이 19세기 중반에 하나의 식으로 통합되었습니다.

이 통합을 처음으로 이루어낸 사람은 프랑스의 기술자 에밀 클라페롱으로 알려져 있습니다. 그는 1834년에 보일의 법칙과 샤를의 법칙을 결합하여 PV=RT(1몰당) 형태의 식을 발표했고, 이후 아보가드로의 법칙을 반영하여 오늘날의 PV=nRT 형태로 정리되었습니다.

"이상 기체"라는 가정은 어디까지나 기체 분자 간의 상호작용과 분자 자체의 크기를 무시하는 근사에 불과하지만, 상온·상압에 가까운 조건에서는 실제 기체의 거동을 놀라울 정도로 잘 재현합니다. 이러한 단순함과 실용성의 양립이, 200년 가까이 지난 지금도 화학·물리 교육 현장에서 가장 먼저 가르치는 이유가 되고 있습니다.

모든 여담 보기