Ⅵ. 기체의 성질 — 단원 종합 평가

해설 · 기체 입자는 사방으로 빠르게 운동하며 풍선 안쪽 벽에 끊임없이 충돌한다. 그 충돌이 만드는 압력이 풍선을 밖으로 밀어내, 풍선이 부푼 모양을 유지하는 것이다.

해설 · 빨대로 빨면 빨대 안의 공기가 빠져 내부 압력이 낮아진다. 그러면 컵 표면을 누르는 대기압이 음료를 빨대 안으로 밀어 올린다. "빨아당긴다"는 일상 표현은 정확하지 않다 — 실제로는 외부 대기압이 미는 것이다.

해설 · 보일의 법칙 P₁V₁ = P₂V₂. 1 × 200 = 4 × V₂. V₂ = 50 mL. 압력이 4배가 되면 부피는 1/4이 된다.

해설 · 깊은 곳일수록 물의 압력이 크다. 다이버가 내쉰 거품 안의 기체는 수면으로 올라오면서 외부 압력이 줄어들어 부피가 커진다. 이는 일정한 온도에서 압력과 부피가 반비례한다는 보일의 법칙으로 설명된다.

해설 · 보일의 법칙은 온도와 입자 수가 일정한 조건에서 성립한다. 그러므로 입자 수도, 속도(온도)도 변하지 않는다. 다만 부피가 작아지면 같은 입자가 더 좁은 공간에서 더 자주 벽에 충돌하므로 압력이 증가하는 것이다.

해설 · 샤를의 법칙 V₁/T₁ = V₂/T₂. 200/300 = V₂/600 → V₂ = 400 mL. 절대온도가 2배가 되었으므로 부피도 2배가 된다. 단, 온도는 반드시 절대온도(K)로 계산해야 한다.

해설 · T(K) = t(°C) + 273. 27 + 273 = 300 K. 절대영도 0 K = 0 − 273 = −273°C. 이 온도에서는 이론적으로 입자의 운동이 완전히 멈춘다.

해설 · 샤를의 법칙에 의해, 같은 양의 기체는 온도가 낮아지면 부피가 줄어든다. 타이어 내부의 공기 부피가 줄어들어 압력도 함께 낮아진다. 그래서 겨울에 타이어 공기압을 보충해야 안전한 주행이 가능하다.