상상해봅시다. 둥근 병 마을 아이들은 머리에 긴 관을 가지고 있습니다. 병 안은 공기로 차있고, 발은 아주 무거운 철입니다. 긴 관 중간에 각자 좋아하는 색의 기름 방울을 넣어 입구를 막습니다.

하루는 파랑이와 주홍이가 목욕탕에 갔습니다. 목욕탕에는 뜨거운 물이 담긴 욕조와 차가운 얼음물이 담긴 욕조가 있습니다. 파랑이는 뜨거운 욕조로, 주홍이는 차가운 욕조로 들어갔습니다.

시간이 지난 후 파랑이와 주홍이의 기름 방울에 변화가 생길까요? 어떤 변화일까요?

파랑이의 기름 방울은 관의 위로 이동합니다. 물이 아주 뜨겁다면 기름 방울이 관 밖으로 빠져나갈 수도 있습니다.   주홍이의 기름 방울은 관의 아래로 이동합니다. 물이 아주 차갑다면 기름 방울이 병 안으로 덜어질 수도 있습니다.

왜 그럴까요? 조금 더 자세히 알아봅시다.

(1) 기체의 온도와 부피의 관계는? - 기체의 양, 압력이 변하지 않을 때

(A) 기체의 온도와 부피 관계에 대한 실험 결과

기체의 온도와 부피는 어떤 관계가 있을까요? 이것에 대해 알아보려면 일정한 양의 기체를 그릇에 담고, 기체의 온도를 변화시키면서 부피가 어떻게 변하는지 관찰하면 됩니다. 1787년에 샤를(Jacques Charles)은 다음 그림과 같은 장치를 하고 기체를 가열하면서 온도와 부피를 측정하였습니다. 그림의 '추'는 실험 동안 일정한 압력을 유지시켜 줍니다.

 



 

그 결과, 다음 그래프와 같은 결과를 얻었습니다. 이 그래프는 기체의 온도와 부피 사이에 비례 관계가 있다는 것을 보여줍니다.

 



 

(B) 새로운 온도 척도

위의 그래프에 의하면 기체의 온도를 낮추어가다 보면 -273^oC에서 부피가 0이 될 것이라고 예상됩니다.(실제로 기체는 그 온도에 도달하기 전에 액체로 변합니다.) 이 온도를 절대 0도라고 부르고, 새로운 온도 척도인 절대온도는 다음과 같이 정의합니다.

절대온도(T) = 섭씨온도 + 273
K = ^oC + 273

절대온도는 T로 표시하며 단위는 K(켈빈)입니다. 절대 온도에는 ^o를 표시하지 않으며 절대온도는 항상 0보다 큽니다. 위의 그래프는 기체의 부피와 절대온도 서로 비례한다는 것을 보여줍니다. 이것을 새를의 법칙이라고 부릅니다.

 

기체의 온도와 부피 사이의 관계 - 기체의 양과 압력이 변하지 않을 때, 기체의 부피는 기체의 절대온도에 비례한다.

(2) 기체의 부피가 절대온도에 비례하는 이유 - 기체의 양, 압력이 변하지 않을 때

(A) 기체의 온도와 부피 관계에 대한 실험 결과

기체의 온도와 부피는 어떤 관계가 있을까요? 이것에 대해 알아보려면 일정한 양의 기체를 그릇에 담고, 기체의 온도를 변화시키면서 부피가 어떻게 변하는지 관찰하면 됩니다. 1787년에 샤를(Jacques Charles)은 다음 그림과 같은 장치를 하고 기체를 가열하면서 온도와 부피를 측정하였습니다. 그림의 '추'는 실험 동안 일정한 압력을 유지시켜 줍니다.

 



 

그 결과, 다음 그래프와 같은 결과를 얻었습니다. 이 그래프는 기체의 온도와 부피 사이에 비례 관계가 있다는 것을 보여줍니다.

 



 

(B) 새로운 온도 척도

위의 그래프에 의하면 기체의 온도를 낮추어가다 보면 -273^oC에서 부피가 0이 될 것이라고 예상됩니다.(실제로 기체는 그 온도에 도달하기 전에 액체로 변합니다.) 이 온도를 절대 0도라고 부르고, 새로운 온도 척도인 절대온도는 다음과 같이 정의합니다.

절대온도(T) = 섭씨온도 + 273
K = ^oC + 273

절대온도는 T로 표시하며 단위는 K(켈빈)입니다. 절대 온도에는 o를 표시하지 않으며 절대온도는 항상 0보다 큽니다. 위의 그래프는 기체의 부피와 절대온도 서로 비례한다는 것을 보여줍니다. 이것을 새를의 법칙이라고 부릅니다.

 

기체의 온도와 부피 사이의 관계 - 기체의 양과 압력이 변하지 않을 때, 기체의 부피는 기체의 절대온도에 비례한다.

기체의 온도와 부피 사이의 관계에 대해 더 자세히 알고 싶다면 아래 링크를 참조하세요.

기체의 온도와 부피

만약 이 절에서 알게 된 기본 개념을 확장, 적용해보고 싶다면, 아래 링크를 참조하세요.

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