[제조] 자원으로서의 기체

1. 기체의 정의와 특성

기체는 일정한 형태와 부피가 없으며, 쉽게 압축되고 팽창할 수 있는 상태의 물질이다. 일반적으로 액체와 고체와 구별되는 가장 큰 특징은 내부 입자들이 자유롭게 움직이며 서로 일정한 결합을 하지 않는다는 점이다. 기체의 입자들은 매우 적은 밀도로 이루어져 있으며, 그것들이 공간을 무작위로 채우는 성질 때문에 용기에 따라 형태와 부피를 쉽게 변화시킨다. 이 특성은 기체가 압력과 온도에 민감하게 반응하는 이유이기도 하다. 예를 들어, 우리가 일상에서 사용하는 공기의 경우 약 78%가 질소, 21%가 산소, 기타 가스들이 소량 포함되어 있는데, 이들 기체는 압축 시 부피가 무한히 줄어들 수 있고, 확장 시 자유롭게 퍼진다. 기체의 대표적인 특성 중 하나는 이상기체 법칙(PV=nRT)에 따른 성질인데, 이 법칙은 기체의 압력(P), 부피(V), 온도(T)가 서로 어떤 관계에 있는지를 보여준다. 예를 들어, 탄산가스인 이산화탄소는 일반 대기 중 0도씨에서 1기압 상태일 때 약 1.977kg/m³의 밀도를 갖는다. 이는 압력이나 온도를 높이면 밀도와 부피가 달라진다는 의미이다. 이러한 특성으로 인해 기체는 연료로서 사용되거나, 냉매, 산…