▶기체의 확산과 분자 운동

▶ 기체의 확산과 분자 운동

얼음에 열(에너지)을 가하면 물이 되고, 물에 열을 가하면 수증기가 되지요. 따라서 분자들은 고체, 액체, 기체 상태로 갈수록 더 많은 에너지를 가집니다. 고체와 액체 상태에서는 분자들이 가진 에너지가 그리 크지 않아 다른 분자들이 끌어 당기는 힘에 의해 잡혀 있습니다. 기체에서는 분자들이 가지는 에너지가 다른 분자들이 끌어당기는 힘을 뿌리치고 뿔뿔이 흩어질 정도로 충분합니다.

기체의 경우는 다른 입자들에게 잡혀 있지 않아, 열려 있는 공간 어디라도 다닐 만큼 자유롭게 왔다갔다합니다. 따라서 기체는 용기의 뚜껑을 닿아놓지 않으면 다 달아나 버리지요.

예를 들어, 산소 분자들은 보통 온도에서 평균 초당 400m정도의 속도로 움직이고 있다고 합니다. 이것은 분자의 크기의 1000000000배 이상이 되는 거리랍니다. 그러니까 1m 이상의 키를 갖는 여러분으로 말하면 1초에 1000000000 m를 달리는 것에 해당하지요. 대단하지요? 이렇게 분자들이 고체, 액체, 기체 모든 상태에서 쉴새 없이 움직이고 있지만 고체나 액체 상태에서는 분자가 다른 분자들에 잡혀 있고 분자의 운동이 그리 크지 않아 우리가 고체나 액체 상태에의 물질에서의 분자의 운동을 관찰하는 일은 쉽지 않습니다.

반면, 기체 상태에서는 분자들이 다른 분자들로부터 자유롭게 활발히 움직이므로 우리 주변에서 기체의 운동 때문에 일어나는 현상을 많이 관찰할 수 있습니다. 자장면의 냄새를 멀리에서도 맡을 수 있는 것을 예오 들 수 있습니다. 우리의 코에는 감각 세포들이 많이 있어, 이 감각 세포를 누군가 건드려주면 여러 단계의 전달 과정을 거쳐 뇌가 냄새를 느끼게 됩니다. 그 누군가가 바로 물질을 이루는 분자입니다. 자장면에 붙어 있던 분자가 자장면을 떠나 이동하여 우리의 코에 와 닿은 거지요.

또 방안의 향수의 뚜껑을 열어놓으면 방안 전체에서 향수 냄새를 맡을 수 있습니다. 이것은 기체 상태의 향수 분자들이 다른 분자들에게 잡혀 있지 않으므로 자유로이 방 전체로 퍼지기 때문입니다.

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이렇게 기체가 넓은 공간으로 퍼져나가는 현상을 기체의 확산이라고 합니다. 기체의 확산 현상은 분자들이 운동한다는 것을 알려주는 증거입니다.

암모니아 기체의 확산을 아래에서 관찰해 보세요.