아무도 누르지 않았는데,
봉지가 혼자 쪼그라들었다
산 위에서 그렇게 빵빵하던 그 봉지를, 이번에는 냉동실에 넣어 두었습니다. 꺼내 보니 은박이 과자에 착 달라붙을 만큼 혼자 쪼그라들어 있어요. 손도 안 댔는데요. 지난 시간에 배운 압력–부피 시소를 떠올려도 이상합니다 — 밖에서 누르는 압력이 커진 것도 아닌데 말이죠.
🕵️ 용의자 고르기
물방울 하나로 공기 부피를 잰다
스포이트 끝을 잘라 자에 붙이고, 색소 물방울을 한 방울 넣었습니다. 물방울 아래에는 공기가 갇혀 있어요. 온도가 변해 공기의 부피가 변하면 물방울이 밀려 움직입니다 — 물방울의 위치가 곧 공기의 부피입니다.
물방울의 맨 아래쪽을 기준으로 읽습니다 — 실물 실험에서도 똑같아요.
🎛️ 조작판
교과서 실험처럼 온도 차가 큰 4곳 이상을 재 보세요. 얼음물부터!
🧾 측정 기록 0 / 4
| 물의 온도 (℃) | 물방울 위치 (cm) | |
|---|---|---|
| 온도를 바꿔 가며 📌 를 눌러 4개 이상 모으세요 | ||
물의 온도 = 스포이트 속 공기의 온도 · 물방울 위치 = 공기의 부피
📈 온도–부피 그래프
✍️ 결론 내리기 저장됨
압력이 일정할 때, 기체의 온도와 부피는 어떤 관계인지 내 문장으로 적어 보세요.
👀 풍선에서 공기가 빠져나간 걸까? 다시 부푸는 것을 보면 답을 알 수 있다.
영상이 안 보이면 인터넷 연결을 확인하세요 · 유튜브에서 바로 보기 →
🥼 실물로 해 보는 날 — 준비와 요령
- 스포이트의 뾰족한 끝을 2 cm쯤 잘라 내고, 둥근 끝을 자의 0점에 맞춰 테이프로 붙인다.
- 다른 스포이트로 식용 색소 물을 한 방울만, 기포가 섞이지 않게 천천히 넣는다.
- 온도가 다른 물 4가지를 만들어 비커에 150 mL씩 담는다 — 얼음물부터 시작하면 변화가 잘 보인다.
- 온도계와 스포이트를 차가운 물부터 차례로 넣으며 온도와 물방울 위치를 기록한다.
- 스프레드시트에 입력해 그래프로 바꾸고, 모둠끼리 그래프 모양을 비교한다.
이번에는 빠르기가 변한다
왜 온도만으로 밀려날까?
보일 차시에서 확인한 것 — 부피가 변해도 입자의 빠르기는 그대로였습니다. 그때 이렇게 말해 두었죠. "입자의 운동성을 바꾸는 것은 온도뿐"이라고. 오늘이 바로 그 온도를 움직이는 날입니다.
온도를 높이면 갇힌 기체의 부피가 늘어나는 까닭은 무엇일까요? 채점하지 않습니다.
이번 상자의 피스톤은 고정되어 있지 않고 자유롭게 미끄러집니다 — 바깥 공기가 일정한 힘으로 눌러 주고 있어요(압력 일정!). 온도 손잡이를 돌려 보세요.
입자의 빠르기와 피스톤의 위치를 함께 보세요.
🎛️ 조작판
- 입자 수 — 그대로 20개. 온도는 입자를 만들지 않는다.
- 평균 빠르기 — 이번에는 변했다! 데우면 활발해지고, 식히면 둔해진다.
- 부피 — 데우면 피스톤이 밀려나 늘어나고, 식히면 되밀려 줄어든다.
온도를 높이면 입자의 운동이 활발해져 벽에 강하게 충돌합니다. 자유로운 피스톤은 그 힘을 못 이기고 밀려나고 — 부피가 늘어나요. 온도를 낮추면 입자가 둔하게 운동해 약하게 충돌하고, 바깥 공기가 미는 힘에 밀려 부피가 줄어듭니다. 냉장고 속 생수병이 바로 이것이었죠.
→ 아닙니다. 변하는 것은 운동성(빠르기)뿐입니다. 입자 모형을 그릴 때 개수·크기는 그대로 두고 화살표 길이만 바꿔야 해요. 보일 때와 정반대죠 — 그때는 화살표가 그대로였습니다.
→ 스포이트의 물방울이 자유롭게 움직일 수 있었기 때문에 안팎의 압력이 늘 같게 유지됐습니다. 만약 물방울이 꽉 끼어 못 움직였다면? 부피 대신 압력이 변했겠죠. '압력이 일정할 때'라는 조건이 붙는 이유입니다.
압력이 일정할 때, 일정한 양의 기체는
온도가 높아지면 부피가 늘어나고 · 온도가 낮아지면 부피가 줄어든다
입자 수 그대로 · 크기 그대로 · 달라지는 것은 운동성
압력이 일정할 때 기체의 온도를 높이면 입자의 운동이 벽에 충돌하므로 기체의 부피가 .
기체의 온도를 낮추면 입자가 운동하여 기체의 부피가 . 이때 입자의 수는 변하지 .
빈칸을 그냥 눌러 답만 보면 남지 않아요. 소리 내어 답해 보고 누르세요.
👀 누르지도, 기체를 더 넣지도 않았다. 오직 온도만 바꿨을 때 부피는?
영어 영상입니다 · 선생님 설명과 함께 보세요 · 유튜브에서 바로 보기 →
데우면 부풀고, 식히면 오므라드는 것들
👀 힘을 더 쓰지 않고 뚜껑을 여는 방법. 무엇을 바꾸면 될까?
영상이 안 보이면 인터넷 연결을 확인하세요 · 유튜브에서 바로 보기 →
🧱 두 번째 블록 완성 — 알갱이에게 일어난 일
이제 마지막 질문에 답할 수 있습니다.
"기체를 누르거나 데우면 알갱이에게는 무슨 일이 일어날까?"
누르면 — 알갱이의 수도 빠르기도 그대로인데 방이 좁아져 벽에 부딪히는 횟수가 늘어납니다. 그래서 압력이 커지죠(3걸음).
데우면 — 알갱이의 수는 그대로인데 하나하나가 빨라져 더 세게, 더 자주 밀어냅니다. 그 힘에 밀려 부피가 늘어나요(4걸음).
두 경우 모두 알갱이가 커지거나 늘어난 것이 아닙니다. 달라진 건 공간의 크기와 알갱이의 빠르기, 딱 두 가지뿐이에요.
✍️ 내 문장으로 블록 완성 저장됨
✍️ 사고력 — 보일일까 샤를일까 저장됨
"높은 산에 올라가면 과자 봉지가 부푼다"와 "찌그러진 탁구공을 뜨거운 물에 넣으면 펴진다" — 두 현상은 무엇이 변해서 부피가 변한 것인지 구분해 설명해 보세요.
확인 문제
보일과 헷갈리게 만드는 문제가 숨어 있습니다. 조건을 먼저 읽으세요 — 무엇이 일정한가.
오늘 배운 개념, 빈칸으로 확인
빈칸을 눌러서 답을 확인하거나, 🎤 음성으로 답하기를 켜고 소리 내어 말하면 저절로 채워집니다.
하늘을 사랑한 샤를
🎈 열기구와 수소 기구
샤를(1746~1823)은 1780년대에 기구(풍선) 연구에 빠져 있었습니다. 수소·산소·질소 등 여러 기체로 풍선 실험을 하다가, 온도를 높이면 기체의 종류와 상관없이 같은 비율로 부피가 커진다는 것을 알아냈어요. 그가 만든 수소 기구는 사람을 태우고 하늘에 올랐습니다 — 오늘 배운 법칙이 사람을 띄운 셈이죠.
🔥 열기구는 왜 뜰까
버너로 풍선 속 공기를 데우면 부피가 늘어나면서 같은 부피 속 입자 수가 적어져 바깥 공기보다 가벼워집니다. 그래서 떠오르죠. 불을 줄이면 식으면서 내려오고요. 조종간이 따로 없는데도 높이를 조절할 수 있는 비밀이 온도–부피 관계에 있습니다.