▶   열에 의한 기체의 부피 변화

 
 
 

우리가 눈으로 볼 수는 없지만 공기와 같은 기체도 공간을 차지하고 있지요. 그런데 공기를 가열하거나 식히면 어떻게 될까요? 동영상으로 관찰해 보세요.

 

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차가운 물에 넣은 병의 풍선은 쪼그라듭니다. 따듯한 물에 넣은 병의 풍선은 부풀어 오릅니다.

 

 

풍선이 쪼그라드는 것은 병 안의 공기 부피가 줄어들기 때문입니다. 반면, 풍선이 부푸는 것은 병 안의 공기의 부피가 늘어나 풍선까지 채우기 때문입니다. 따라서 온도가 올라가면 공기의 부피가 늘어나고, 온도가 내려가면 공기의 부피가 줄어든다는 것을 알 수 있습니다. 이것은 공기 뿐 아니라 다른 기체의 경우에도 마찬가지입니다.

 

 

그렇다면 기체를 이루는 분자들에게는 어떤 일이 일어난 것일까요? 풍선 안에 들어 있는 기체 분자들은 다른 분자들에게 잡혀 있지 않습니다. 따라서 기체 상태에서의 분자들은 기체가 담긴 그릇 전체를 차지하도록 뿔뿔이 흩어지지요. 열려 있는 공간 어디라도 다닐 만큼 자유롭게 왔다갔다합니다.

이런 기체에 열을 가하면 기체분자들은 에너지를 얻게 되어 더 활발하게 움직이게 되지요.

 

     

 

기체의 움직임이 활발해지면서 기체 분자들이 풍선을 밀어내기 때문에 풍선은 점차 부풀어지는 것입니다. 반대로 공기를 냉각시키면 기체분자들의 움직임이 줄어들기 때문에 부피가 점점 줄어들게 됩니다.

기체의 온도와 부피의 관계를 더 자세히 알고 싶으면 아래 버튼을 눌러 보세요.

 

 

온도가 증가하면 기체의 부피가 커지지기 때문에 자동차 타이어에는 공기를 너무 많이 채우면 안 됩니다. 여름에는 기온이 올라갈 뿐 아니라, 타이어가 도로면과 비벼지면서 타이어 안의 공기 온도가 아주 높아지기 때문입니다. 아래 동영상에서 정리해보세요.

 

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이렇게 온도가 증가하면 기체의 부피가 커지고, 온도가 감소하면 기체의 부피가 작아지는 현상을 확인할 수 있는 다른 예들을 살펴 보세요.

 

  소리내는 병

  찌그러지는 페트병

  찌그러진 탁구공 펴기

 

 

 

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