공기는 눈에 보이지 않지만 질소와 산소, 이산화탄소 같은 여러 기체가 섞인 혼합물이에요.
그중 질소가 약 78%로 가장 많고, 숨 쉬는 데 꼭 필요한 산소는 약 21%를 차지해요.
기체는 아주 작은 입자로 되어 있어서 데우면 입자가 빨라지며 부피가 커지고, 좁은 곳에 눌러 담으면 벽을 더 세게 밀어내요.
이 장에서는 온도와 부피를 바꿔 보면서, 세 기체를 향불과 석회수로 구별하는 방법도 그림으로 확인해요.
데우면 입자가 빨라져요
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온도를 올리면 입자가 빨라지고 뚜껑이 밀려 올라가는 모습
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💨 데우면 빨라지고, 부피가 커져요
①기체 입자는 눈에 보이지 않지만 쉬지 않고 사방으로 움직이며 벽에 부딪혀요
②온도가 높아지면 입자가 더 빨리 움직여 벽을 더 세게, 더 자주 밀어요. 그래서 그림의 뚜껑이 밀려 올라가고 기체의 부피가 커져요
③찌그러진 탁구공을 뜨거운 물에 넣으면 펴지고, 고무풍선을 씌운 삼각 플라스크를 데우면 풍선이 부풀어 오르는 것도 같은 까닭이에요
④슬라이더 숫자는 ℃가 아니라 상대 눈금이에요
공기 속 세 가지 기체
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향불로 알아보는 산소, 이산화탄소, 질소와 공기 속 비율
🌬️ 향불과 석회수로 기체를 구별해요
①공기는 질소 약 78%, 산소 약 21%에 나머지 약 1%로 아르곤과 이산화탄소 등이 섞인 혼합물이에요
②산소는 다른 물질이 타는 것을 도와서, 향불을 넣으면 불꽃이 커지며 더 잘 타요
③이산화탄소는 불을 끄는 성질이 있어 향불이 꺼지고, 석회수를 뿌옇게 흐려 놓아요
④질소는 다른 물질과 잘 반응하지 않아서 과자 봉지에 채워 넣으면 과자가 눅눅해지거나 상하는 것을 늦춰 줘요
누르면 부피가 줄고 압력이 커져요
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입구를 막은 주사기의 피스톤을 밀 때 부피와 압력
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💡 부피와 압력의 관계
①입구를 막은 주사기의 피스톤을 밀면 안에 든 공기의 부피가 줄어들어요
②입자 수는 그대로인데 공간이 좁아지니 입자가 벽에 더 자주 부딪히고, 그만큼 압력이 커져 피스톤을 되미는 힘도 세져요
③부피를 절반으로 줄이면 압력은 처음의 약 2배가 돼요
④물을 넣은 주사기는 세게 눌러도 부피가 거의 줄지 않아요. 기체라서 이렇게 눌려 줄어드는 거예요
총정리
공기의 구성
공기 = 질소(약 78%) + 산소(약 21%) + 기타(약 1%)
이산화탄소는 기타 1% 안에 든 아주 적은 양(약 0.04%)이에요
온도, 압력과 기체의 부피
온도 ↑ → 부피 ↑ / 누르는 힘(압력) ↑ → 부피 ↓
기체는 액체나 고체보다 온도와 압력에 따라 부피가 훨씬 크게 바뀌어요
🎯 핵심 포인트
①공기는 대부분 질소(약 78%)와 산소(약 21%)로 되어 있어요
②산소는 향불을 더 잘 타게 하고, 이산화탄소는 향불을 끄고 석회수를 뿌옇게 만들어요
③질소는 잘 반응하지 않아서 식품 포장에 쓰여요
④온도가 높아지면 입자가 빨라지고 기체의 부피가 커져요
⑤기체를 눌러 부피를 줄이면 압력이 커져요
예제와 단원평가
예제 1
집기병 세 개에 산소, 이산화탄소, 질소가 하나씩 들어 있어요. 향불과 석회수로 세 기체를 어떻게 구별할 수 있을까요?
1
향불을 넣었을 때 불꽃이 커지며 더 잘 타는 병이 산소예요.
2
나머지 두 병에서는 향불이 모두 꺼져요. 두 병에 석회수를 넣고 흔들어서 뿌옇게 흐려지면 이산화탄소, 맑은 채로 있으면 질소예요.