과자를 더 넣은 것도 아닌데,
봉지는 왜 부풀었을까?
높은 산에 오르면 배낭 속 과자 봉지가 빵빵해집니다. 비행기를 타도 그래요. 봉지 속 과자의 양도, 공기의 양도 그대로인데 몸집만 커졌습니다. 지난 시간 마지막에 봐 둔 사실 하나 — 위로 올라갈수록 공기의 압력이 작아진다 — 를 기억하며 용의자를 골라 보세요.
👀 과자 봉지는 올라가서 부풀었다. 이 사람은 내려가고 있다 — 그러면 반대로 어떻게 될까?
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🕵️ 용의자 고르기
눌러 보고, 숫자로 확인한다
주사기에 공기를 40 mL 가두고 압력 센서를 연결했습니다. 피스톤을 누르면 부피가 줄어드는 동시에 센서가 압력을 숫자로 보여 줍니다. 부피를 바꿔 가며 5개 이상 기록하고, 그래프 모양을 확인하세요.
피스톤을 천천히 — 실제 실험에서도 훅 누르면 값이 널뛰어요.
🎛️ 조작판
40 mL일 때 1.000 기압 — 누르지 않아도 대기압만큼은 이미 작용하고 있어요.
🧾 측정 기록 0 / 5
| 부피 (mL) | 압력 (기압) | |
|---|---|---|
| 부피를 바꿔 가며 📌 를 눌러 5개 이상 모으세요 | ||
📈 압력–부피 그래프
✍️ 결론 내리기 저장됨
기록표와 그래프를 근거로, 온도가 일정할 때 기체의 압력과 부피는 어떤 관계인지 내 문장으로 적어 보세요.
👀 주사기 대신 물의 압력이 눌렀다. 깊이 내려갈수록 페트병의 부피는 어떻게 될까?
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🥼 실물 센서로 해 보는 날 — 준비와 요령
- 주사기 속 공기를 40 mL에 맞추고 압력 센서를 연결한다 — 연결 부분이 헐거우면 공기가 새어 실험이 통째로 어긋난다.
- 기체 압력 측정 앱을 열고 센서와 스마트 기기를 연결한다.
- 피스톤을 천천히 누르며 부피·압력을 5쌍 기록한다. 같은 부피에서 3회 재어 평균하면 더 좋다.
- 모둠별 측정값을 공유 스프레드시트 한 표에 모으고, 가로축 압력·세로축 부피로 그래프를 그린다.
숫자는 찾았고 — 이제 이유를 찾자
왜 압력이 커질까?
지난 시간의 결론 한 줄 — 기체의 압력은 입자가 벽에 충돌해서 가하는 힘이고, 충돌이 잦을수록 커진다. 이 한 줄만 있으면 오늘 질문도 풀 수 있습니다.
부피가 줄었을 때 압력이 커진 까닭은 무엇일까요? 채점하지 않습니다 — 떠오르는 대로 골라 두세요.
입자 수, 입자의 평균 빠르기, 1초 충돌 횟수 — 세 개의 계기판을 보면서 피스톤을 밀어 보세요. 무엇이 변하고 무엇이 안 변하는지가 오늘의 관찰입니다.
온도는 그대로입니다 — 입자를 빠르게 하는 손잡이는 이 상자에 없어요.
🎛️ 조작판
- 입자 수 — 그대로 20개. 피스톤은 입자를 만들지도 없애지도 않는다.
- 평균 빠르기 — 그대로. 온도가 그대로면 입자의 운동성도 그대로다.
- 1초 충돌 횟수 — 부피가 줄자 눈에 띄게 늘었다. 방이 좁아지니 벽을 만나는 일이 잦아진 것.
부피가 줄면 입자 사이의 거리가 가까워지고, 같은 빠르기로 움직여도 벽에 충돌하는 횟수가 늘어납니다. 충돌이 곧 압력이었으니 — 압력이 커진 것이죠. 부피를 늘리면 정반대입니다. 거리가 멀어지고, 충돌이 뜸해지고, 압력이 작아져요.
→ 아닙니다. 입자의 운동성(빠르기)을 바꾸는 것은 온도뿐입니다. 계기판에서 확인했듯 빠르기는 그대로였고, 달라진 것은 충돌의 빈도였어요. 입자 모형을 그릴 때 화살표 길이를 바꾸면 안 되는 이유입니다.
온도가 일정할 때, 일정한 양의 기체는
부피가 줄어들면 압력이 커지고 · 부피가 늘어나면 압력이 작아진다
입자 수 그대로 · 운동성 그대로 · 달라지는 것은 충돌의 빈도
온도가 일정할 때 기체에 작용하는 압력을 높이면 기체의 부피가 , 입자 사이의 거리가 , 입자가 벽에 충돌하는 횟수가 기체의 압력이 커진다.
이때 기체 입자의 수와 은 변하지 않는다.
빈칸을 그냥 눌러 답만 보면 남지 않아요. 소리 내어 답해 보고 누르세요.
👀 무엇을 넣어도 결과는 같다 — 누르는 압력이 작아지면 기체의 부피는?
영어 영상입니다 · 선생님 설명과 함께 보세요 · 유튜브에서 바로 보기 →
압력과 부피는 시소를 탄다
👀 마시멜로에 아무것도 넣지 않았다. 부풀게 만든 것은 바깥에서 무엇이 사라졌기 때문일까?
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✍️ 사고력 — 보일의 J자 관 저장됨
보일은 한쪽이 막힌 J자 관에 수은을 부을수록 관 속 공기의 부피가 줄어드는 것을 확인했습니다. 관 속 공기의 압력은 어떻게 되었을지, '충돌'을 넣어 설명해 보세요.
확인 문제
그래프와 입자 — 두 얼굴을 오가며 묻습니다.
오늘 배운 개념, 빈칸으로 확인
빈칸을 눌러서 답을 확인하거나, 🎤 음성으로 답하기를 켜고 소리 내어 말하면 저절로 채워집니다.
보일, 그리고 숨 쉬는 우리
🧪 실험을 사랑한 보일
보일(1627~1691)은 실험과 관찰을 앞세워 화학의 기틀을 마련한 과학자입니다. 직접 만든 공기 펌프로 온갖 실험을 했고, 1662년 J자 관 실험으로 기체의 압력과 부피 관계를 발표했어요. 우리가 오늘 센서로 한 일을 그는 수은 기둥으로 해냈습니다.
🫁 호흡도 보일이다
폐는 스스로 움직이지 못합니다. 숨을 들이쉴 때는 가로막이 내려가 가슴 속 공간이 넓어지고, 폐 속 압력이 대기압보다 낮아져 공기가 밀려 들어옵니다. 내쉴 때는 공간이 좁아져 압력이 높아지고 공기가 밀려 나가죠. 여러분은 방금도 보일의 법칙으로 숨을 쉬었습니다.