기체에 관한 ABC: 아보가드로, 보일, 샤를 - 브라이언 베넷 (Brian Bennett)

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병과 풍선을 가지고 어떻게 기체를 지배하는 여러 가지 법칙을 설명할 수 있을까요? 기체가 가진 특성을 지배하는 법칙을 이해하는데 보일의 법칙, 찰스의 법칙, 아보가드로의 법칙이 어떻게 도움이 되는지 알아보세요.

강연: 브라이언 베넷, 애니메이션: 인식 미디어

사회에서 우리는 질서를 유지하는 법을 따라야 합니다.

모든 화학 물질도 어떤 법칙을 따르고 있다는 것을
여러분은 알고 있습니까?

관계를 살펴보면 사실
그런 법칙들을 설명할 수 있습니다.

먼저 기체를 지배하는 몇 가지
간단한 법칙들이 있습니다.

1662년에 로버트 보일은
기체를 통에 넣은 뒤 통의 부피를 바꾸면

기체가 재미있는 반응을 한다는 것을 깨달았죠.

빈병을 가지고 뚜껑을 씌운 뒤,
그 병을 닫습니다.

이제 병을 쥐어짜면 무슨 일이 벌어질까요?

병의 크기가 줄어들면
병 안의 압력이 늘어납니다.

여러분은 병 안의 기체가 손을 밀어낼
때까지만 병을 쭈그러뜨릴 수 있습니다.

이것은 반비례라고 하며 모든 기체에 대해
같은 비율로 변합니다.

보일의 법칙은 화학자들이 어떤 주어진 압력에서
기체의 부피를 예측할 수 있게 합니다.

왜냐하면 관계가 항상 같기 때문이죠.

1780 년, 자크 샤를은 가스와 온도 사이의
또 다른 관계를 알아차렸죠.

여러분이 열기구를 본 적이 있다면,
이 법칙이 어떻게 작용하는지 봤을 거에요.

열기구가 바닥에 펼쳐져 있을때는
아주 납작합니다.

파티에서 쓰는 풍선처럼 공기를 불어넣는게 아니라
커다란 불꽃으로 열기구 안의 공기를 데웁니다.

공기가 따뜻해지면, 기체의 부피가
늘어나고 열기구가 부풀어오르죠.

기체가 뜨거워질수록, 부피가 늘어납니다.
그게 샤를의 법칙이죠.

이 법칙은 보일의 법칙과
다르다는 것을 주목하세요.

샤를의 법칙에는 직접적인 관계가 있습니다.

온도가 올라감에 따라 부피도 늘어납니다.

제 3의 법칙도 쉽게 설명이 되죠.

여러분이 파티에서 쓰는 풍선을 불면
부피가 늘어납니다.

풍선을 불면서 점점 더 많은 기체 입자를
여러분의 폐로부터 풍선 속으로 밀어넣고 있어요.

그러면 풍선의 부피가 늘어납니다.
이것은 아보가드로의 법칙이 작용하는 거죠.

통으로 들어가는 기체의 입자수가 늘어남에 따라

부피도 늘어날 것입니다.

여러분이 너무 많은 입자를 불어넣으면, 글쎄요,
그 다음엔 무슨 일이 벌어질지 아시죠.

법칙은 어디에나, 아주 작은
기체 입자 속에도 있습니다.

기체를 쥐어짜면 기체들이
서로 밀려서 압력이 커지게 됩니다.

작은 부피는 높은 압력을 뜻합니다.
입자들이 도로 밀어내기 때문이죠.

온도가 올라감에 따라, 기체는 서로에게서
멀리 떨어지고, 부피도 늘어납니다.

끝으로, 닫힌 용기에 기체를 넣으면
그 용기의 부피가 팽창합니다.

하지만 너무 많이 넣지 않도록 조심하세요.
그렇지 않으면 풍선이 터질 수도 있으니까요.