기체의 압력과 부피·온도

무엇의 뿌리인가

중학교 1~3학년군 성취기준 [9과06-01]~[9과06-03](교과서 편제상 중1)에 해당한다. 앞 계단에서 기체 입자가 사방으로 활발하게 움직인다는 그림을 세웠다면, 이 계단은 그 입자들이 벽면에 부딪히는 것을 기체의 압력으로 읽는다. 입자 수·부피·온도가 충돌 횟수를 바꾸는 방식을 따라가면 보일의 법칙과 샤를의 법칙이 외울 공식이 아니라 입자의 운동이 만든 결과로 이해된다. 중학교 단계는 정량 계산보다 실험 결과를 입자 모형으로 해석하는 데 무게가 있다(교육부 고시 제2022-33호 과학과 교육과정 기반).

뿌리 자가 점검

밀봉된 과자 봉지가 높은 산에서 부푸는 까닭을, 안의 기체가 늘어서가 아니라 바깥 기압이 낮아져서라고 설명할 수 있는가. 온도가 오를 때 압력이 커지는지 부피가 커지는지를 무엇을 보고 가를지 말할 수 있는가.

여기서 흔히 생기는 구멍

온도가 오르면 항상 압력이 커진다고 외우는 구멍이 대표적이다. 같은 양의 기체라도 결과는 부피가 변할 수 있는지에 따라 갈린다. 단단한 그릇이면 충돌이 잦아져 압력이 커지고, 풍선처럼 부피가 변할 수 있으면 입자들이 벽을 밀어내 부피가 커진다. 또 밀봉된 과자 봉지가 높은 곳에서 부푼 것을 안의 기체가 늘어난 결과로 읽기 쉬운데, 기체의 양은 그대로이고 바깥 기압이 낮아진 것이다. 부피가 변했다면 기체의 양·온도·바깥 압력 가운데 무엇이 달라졌는지부터 가르는 것이 이 계단의 핵심이다.

이 개념의 뿌리

이 개념의 유형 정리