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상상해봅시다. 머쉬멜로우를 맛있게 먹었습니다. 물론, 작은 조각들을 흘리면서. 잠시 후 어머니께서 진공 청소기로 내 방 바닥을 청소합니다.
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바닥에 뒹굴던 작은 머쉬멜로우가 청소기에 빨려들어 가는 순간 어떤 일이 일어났을까요? 머수멜로우 안에는 작은 공기 덩어리들이 있습니다.
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왜 그럴까요? 조금 더 자세히 알아봅시다.
(1) 기체의 압력
주사기에 반쯤 공기를 넣고 구멍을 막습니다. 그런 후 그림처럼 피스톤의 누르면 손은 어떤 것을 느낄까요?
피스톤을 누른 손을 반대뽁에서 미는 힘이 느껴집니다. 피스톤을 아래로 더 밀수록 그 힘은 더 커집니다. 이 힘은 빵빵하게 만든 축구공, 튜브, 등을 발이나 손으로 누를 때에도 느낄 수 있습니다.
그렇다면 피스톤을 반대쪽에서 미는 것은 무엇일까요? 그것은 바로 주사기 안의 공기입니다.
공기와 같은 기체는 항상 닫힌 용기에 담아야 합니다. 그헐지 않으면 퍼져나아갑니다. 용기에 담긴 기체는 용기의 벽에 힘을 작용합니다. 용기의 면에 수직으로 작용하는 기체의 힘을 면적으로 나눈 것을 기체의 압력이라고 합니다.
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우리 주위를 둘러싸고 있는 공기(대기)도 기체입니다. 따라서 대기도 닿아있는 면에 압력을 작용합니다. 대기가 작용하는 압력을 대기압이라고 합니다.
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기체가 왜 용기 면에 압력을 작용하는지 알고 싶다면 아래 링크를 참조하세요.
(2) 기체의 압력과 부피 사이의 관계(기체의 양과 온도가 변하지 않을 때)
기체의 압력과 부피는 어떤 관계가 있을까요? 이것에 대해 알아보려면 일정한 양의 기체를 그릇에 담고, 기체의 압력을 변화시키면서 부피가 어떻게 변하는지 관찰하면 됩니다. 예를 들어, 다음과 같은 실험을 할 수 있습니다.
주사기의 피스톤을 반쯤 당긴 후, 반대쪽을 막아 공기를 가둡니다. 이때 피스톤이 움직이지 않으므로, 대기압과 주사기 안의 기압이 같습니다. 그런 다음 무거운 추를 피스톤 위에 올려놓습니다. 이때에도 피스톤이 움직이지 않으므로
대기압 + 추에 의한 압력 = 기체의 압력
입니다. 이때 부피는 추를 올려놓기 전에 비해 작아집니다. 추의 수가 늘어 개치의 압력이 커질수록 기체의 부피가 작아집니다.
같은 원리를 사용한 정밀한 실험에서 기체의 압력과 부피는 서로 반비례한다는 것을 알아냈습니다. 예플 들어, 기체의 압력이 2배로 커지면 부피는 1/2로 줄어듭니다.
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기체의 압력과 부피 사이의 관계에 대해 더 자세히 알고 싶다면 아래 링크를 참조하세요.
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