뿌리학습 · 중1 과학탐구 · 기체

보일 법칙과 샤를 법칙은 어떻게 다른가요?

보일 법칙은 온도가 일정할 때 기체의 압력과 부피가 반비례한다는 법칙이고, 샤를 법칙은 압력이 일정할 때 온도가 높을수록 기체의 부피가 커진다는 법칙입니다. 무엇이 일정한지가 두 법칙을 가르는 기준입니다.

보일 법칙과 샤를 법칙 비교
구분	보일 법칙	샤를 법칙
일정한 것	온도, 기체의 양	압력, 기체의 양
바꾸는 것 → 달라지는 것	압력 → 부피	온도 → 부피
관계	압력이 커지면 부피가 작아짐	온도가 오르면 부피가 커짐
그래프 모양	반비례 곡선	직선
생활 예	높은 산에서 부푼 과자 봉지	뜨거운 물에서 펴진 탁구공

보일 법칙은 입자로 어떻게 설명하나요?

온도가 일정할 때 부피가 줄면 기체 입자가 벽에 더 자주 부딪혀 압력이 커집니다. 주사기 끝을 막고 피스톤을 누르면 공간이 좁아져, 같은 수의 입자가 벽에 더 자주 부딪히게 되는 것과 같습니다. 그래서 압력과 부피는 한쪽이 커지면 다른 쪽이 작아지는 반비례 관계가 됩니다. 이때 입자의 수와 크기는 그대로이고 입자 사이의 거리만 달라집니다.

샤를 법칙은 입자로 어떻게 설명하나요?

압력이 일정할 때 온도가 오르면 입자의 움직임이 빨라져 벽을 세게 밀어내므로 부피가 커집니다. 찌그러진 탁구공을 뜨거운 물에 넣으면 펴지는 것도 공 안의 기체 입자가 빨라졌기 때문이며, 입자 수가 늘어난 것은 아닙니다. 다만 섭씨온도의 숫자가 2배가 된다고 부피가 2배가 되지는 않습니다. 「온도가 오르면 부피가 커진다」는 방향으로 기억해 두면 됩니다.

문제에서 어느 법칙을 쓸지 어떻게 고르나요?

문제에 「온도가 일정할 때」가 있으면 보일 법칙, 「압력이 일정할 때」가 있으면 샤를 법칙을 씁니다. 조건이 직접 적혀 있지 않으면 무엇이 변했는지 봅니다. 높은 산에 올라 바깥 압력이 낮아진 상황이라면 보일 법칙, 햇볕에 데워진 상황이라면 샤를 법칙입니다. 단단한 통처럼 부피가 변할 수 없는 그릇이 데워지면 부피 대신 압력이 커진다는 점도 함께 구분합니다.

이 단원 시험에서 묻는 것

학교 시험은 교육과정 성취기준을 바탕으로 출제됩니다. 이 단원의 성취기준은 다음을 할 수 있는지 확인하도록 정하고 있습니다.

[9과06-01]압력의 의미를 알고, 기체의 압력을 입자의 운동으로 설명할 수 있다.
[9과06-02]기체의 압력과 부피 관계를 실험 결과로부터 알아내고, 이를 입자 모형으로 해석할 수 있다.
[9과06-03]기체의 온도와 부피 관계를 실험 결과로부터 알아내고, 이를 입자 모형으로 해석할 수 있다.

자주 하는 착각

착각 · 높은 산에서 과자 봉지가 부푸는 것은 봉지 안 기체가 늘어나서다.

왜 헷갈릴까 · 커진 것을 보면 그만큼 무언가가 더 생겼다고 읽기 쉽기 때문입니다.

바른 설명 · 봉지 안 입자 수는 그대로입니다. 바깥에서 누르는 압력이 낮아져 부피가 커진 것입니다.

착각 · 온도가 오르면 기체의 압력은 언제나 커진다.

왜 헷갈릴까 · 온도와 압력을 한 쌍으로 외우기 쉽기 때문입니다.

바른 설명 · 부피가 변할 수 없는 통이면 압력이 커지고, 풍선처럼 부피가 변할 수 있으면 부피가 커집니다.

착각 · 기체의 압력은 아래쪽으로만 누른다.

왜 헷갈릴까 · 압력을 무게처럼 위에서 누르는 힘으로 상상하기 쉽기 때문입니다.

바른 설명 · 기체 입자는 사방으로 움직이며 부딪히므로 압력은 모든 방향의 벽에 작용합니다.

스스로 확인

온도가 일정할 때 주사기 속 기체의 압력이 2배가 되도록 피스톤을 눌렀습니다. 부피는 어떻게 될까요?정답 보기

처음의 절반이 됩니다.

온도가 일정하면 압력과 부피는 반비례합니다(보일 법칙). 압력이 2배가 되면 부피는 1/2이 됩니다.

추운 겨울 바깥에 둔 풍선이 쪼그라들었습니다. 어느 법칙으로 설명할 수 있을까요?정답 보기

샤를 법칙입니다.

압력이 거의 일정한 상태에서 온도가 낮아져 기체 입자의 움직임이 느려지고 부피가 줄었습니다. 풍선 속 입자 수는 그대로입니다.

이 단원, 내가 꺼낼 수 있는지 확인해 볼까요?

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