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2014-05-17 02:24:17
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관점의 차이는 단지 문제를 설명하기 편한 쪽을 선택하는 것 뿐입니다. 본질은 바뀌지 않습니다.
외부와 내부는 문제에서 다루는 "계"와 관련됩니다. 문제에서 직접적으로 계(system)를 언급하진 않았으나 그 외부와 독립적으로 "압력"과 "부피"를 가진 것으로 표현된 피스톤 안을 하나의 계라고 할 수 있을 것입니다. 그렇다면 피스톤 바깥의 모든 부분은 그 계의 외부가 됩니다.
이 계는 외부(피스톤 바깥)과 온도/압력 면에서 평형상태를 이루고 있습니다, 부피는 평형상태와 직접적인 관련이 되지 않고(외부의 부피는 무한하지요), 그래서 부피가 아니라 압력으로 보는 게 편한 것입니다. 부피는 단지 압력을 맞춰주기 위한 요소가 되는 것이죠.
다음으로 압력이 커짐으로 인해서 부피가 줄어드는 현상은 이상기체 상태방정식에 따른 것입니다. (PV=nRT)
여기서 P가 증가하여 평형상태가 깨지면 좌변이 증가한 것이므로 V는 작아지고, nRT는 커지는 쪽으로 움직이게 됩니다. 따라서 n이 증가하는 방향으로 생각할 수 있으나... 실제로는 이상기체 상태방정식에서 n은 기체의 화학반응을 전혀 고려하지 않은 것으로, P, V, T의 관계를 나타내는 상수인 것입니다.
조금 더 보충설명을 하자면, 이상기체 상태방정식에서 n의 변화는 계의 내부/외부 사이의 기체 분자의 이동을 나타내는 요소로, 지금 문제와 같이 화학반응으로 인한 변화는 고려된 것이 아닙니다.
따라서 계 내부에서의 NO2 와 N2O4 의 변화는 위와 독립적으로 고려해야 합니다. 계의 내부-외부 평형상태가 아닌 계 내부에서의 NO2와 N2O4의 평형상태를 고려해야 하는 것이며, 여기에 르 샤틀리에의 원리가 적용되는 것입니다.