회사소개
기체의 성질: 페트병 속 고무풍선 시뮬레이션
페트병 속 고무풍선 시뮬레이션
중학교 1학년 과학 - 기체의 성질 단원
???? 학습 목표
성취기준: 중1 과학 4-1-1 "기체가 부피를 차지하고 공간을 채운다는 것을 다양한 현상에서 찾아 설명한다."
이 시뮬레이션을 통해 기체가 공간을 차지하고 압력을 발생시켜 다른 기체의 이동을 방해할 수 있음을 이해합니다.
압력 게이지
낮음
중간
높음
페트병 구멍
구멍 없음
초기 기체 압력
5
구멍 크기 (고급)
10 px
시작
초기화
관찰 결과
실시간 관찰
시뮬레이션을 시작하면 결과가 여기에 표시됩니다.
풍선 부피 변화 그래프
과학적 설명
이 시뮬레이션은 페트병 속 고무풍선이 불리지 않는 현상을 보여줍니다.
기체는 입자로 구성되어 있으며, 이 입자들은 끊임없이 움직이고 충돌하며 압력을 만듭니다.
풍선을 불려면 내부 압력이 외부 압력보다 높아야 하는데, 페트병 안에서는 어떤 일이 일어날까요?
보일의 법칙
일정한 온도에서 기체의 압력(P)과 부피(V)는 반비례합니다.
P × V = 일정
이상기체 방정식
PV = nRT
P: 압력, V: 부피, n: 기체의 양(mol), R: 기체상수, T: 온도(K)
알아두기
- 기체는 담겨있는 용기 전체를 채웁니다.
- 기체 입자들은 모든 방향으로 압력을 만듭니다.
- 밀폐된 공간에서는 기체가 이동할 수 없으면 압력이 증가합니다.
- 기체 압력은 온도가 같을 때 부피에 반비례합니다.
탐구 질문
질문 1
왜 구멍을 뚫었을 때만 풍선이 불어질까요?
확인하기 좋은 답변입니다!
페트병 안에 풍선을 넣고 입구를 막으면, 풍선을 불 때 풍선이 팽창하면서 페트병 내부의 공기를 압축하게 됩니다. 압축된 공기는 반대로 풍선을 누르는 압력이 증가하여 풍선이 더 이상 팽창하지 못합니다. 하지만 구멍을 뚫으면 페트병 내부의 공기가 빠져나가 압력이 낮아져 풍선이 정상적으로 팽창할 수 있습니다.
질문 2
기체 압력이 없어진다는 것은 무슨 의미일까요?
확인하기 좋은 답변입니다!
기체 압력은 기체 분자들이 용기 벽에 충돌하면서 생기는 힘입니다. 압력이 "없어진다"는 것은 실제로 압력이 0이 된다는 의미가 아니라, 외부와 내부의 압력이 같아져서 압력 차이가 없어지는 것을 의미합니다. 구멍이 뚫린 페트병 내부는 대기압과 같아지므로 풍선에만 압력 차이가 작용하여 팽창할 수 있게 됩니다.
질문 3
이 현상을 과학 마술로 연출한다면 어떤 방식이 좋을까요?
확인하기 창의적인 아이디어입니다!
과학 마술로 연출할 수 있는 방법: 1) 투명한 페트병에 풍선을 넣고 관객에게 불게 한 후(불어지지 않음) 마술사가 "마법의 손가락"으로 페트병 바닥을 살짝 터치하며 비밀리에 구멍을 뚫고 다시 불게 하면 풍선이 팽창함, 2) 미리 준비한 두 개의 페트병(하나는 구멍이 있고 하나는 없음)을 교체하는 방법, 3) 원격으로 작동하는 작은 밸브를 페트병에 숨겨두고 적절한 순간에 작동시키는 방법 등이 있습니다.