기체의 성질

Properties of Gases

기체는 압력과 온도에 따라 부피가 크게 변해요. 온도가 일정할 때 압력과 부피는 반비례하는 보일 법칙, 압력이 일정할 때 부피와 절대온도는 비례하는 샤를 법칙이 있어요. 주사기를 누르면 기체가 압축되고, 뜨거워지면 부피가 커지는 일상 현상과 연결할 수 있어요. 압력과 온도 슬라이더를 조절하며 부피가 어떻게 바뀌는지 그래프와 함께 살펴보세요.

압력과 부피의 관계 (보일 법칙)

압력1 atm

💡 보일 법칙

①온도가 일정할 때, 압력↑ → 부피↓

②압력과 부피는 반비례 관계

③P × V = 일정 (항상 같은 값)

④주사기 피스톤을 누르면 기체가 압축됨

온도와 부피의 관계 (샤를 법칙)

온도20°C

🔍 샤를 법칙

①압력이 일정할 때, 온도↑ → 부피↑

②온도가 올라가면 분자 운동이 활발해짐

③활발한 분자가 벽을 더 세게 밀어 부피 증가

④여름에 타이어 압력이 높아지는 이유!

보일 법칙 그래프

보일 법칙

P₁V₁ = P₂V₂ (온도 일정)

압력 × 부피는 항상 일정 (반비례)

샤를 법칙

V₁T₁ = V₂T₂

부피는 절대온도(K)에 비례

📐 기체 법칙 정리

①보일 법칙: P↑ → V↓ (온도 일정, 반비례)

②샤를 법칙: T↑ → V↑ (압력 일정, 비례)

③온도 단위: 절대온도 K = °C + 273

④기체 분자 운동이 활발할수록 압력·부피 증가

시험 포인트 정리

핵심 정리

보일: PV = 일정 | 샤를: V/T = 일정

기체의 압력·부피·온도는 서로 밀접하게 관련

🎯 시험 포인트

①보일 법칙: 온도 일정 → P와 V 반비례

②샤를 법칙: 압력 일정 → V와 T(K) 비례

③P-V 그래프: 반비례 곡선

④V-T 그래프: 직선 (원점 지남)

⑤일상 예: 잠수(보일), 열기구(샤를), 과자봉지(보일+샤를)

예제와 단원평가

예제 1

온도가 일정할 때 압력 1기압에서 부피가 6 L인 기체를 압력 2기압으로 누르면 부피는? (보일 법칙)

보일 법칙에 따라 온도가 일정하면 P₁V₁ = P₂V₂이다.

1 × 6 = 2 × V₂이므로 V₂ = 6 ÷ 2 = 3 L이다.

▸ 3 L

보일 법칙에서 온도가 일정하면 압력과 부피는 반비례한다(P₁V₁ = P₂V₂).

예제 2

압력이 일정할 때 풍선을 따뜻한 곳에 두면 부피가 어떻게 변하며, 그 까닭은? (샤를 법칙)

샤를 법칙에 따라 압력이 일정하면 온도가 올라갈수록 부피가 커진다(비례).

온도가 올라가면 기체 분자 운동이 활발해져 벽을 더 세게 밀어 부피가 커진다. 따라서 풍선이 커진다.

▸ 부피가 커진다 (분자 운동이 활발해져서)

샤를 법칙에서 압력이 일정하면 온도가 높을수록 부피가 커진다.

단원평가 유형

기체의 성질에 대한 설명으로 옳은 것은?

①온도가 일정하면 압력이 커질수록 부피도 커진다

②온도가 일정하면 압력과 부피는 반비례한다

③압력이 일정하면 온도가 높을수록 부피가 작아진다

④보일 법칙은 압력과 부피가 비례한다는 법칙이다

⑤기체는 온도가 변해도 부피가 변하지 않는다

▸ ② 온도가 일정하면 압력과 부피는 반비례한다

보일 법칙에 따라 온도가 일정하면 압력이 커질수록 부피가 줄어드는 반비례 관계다.

압력이 커지면 부피는 줄고(①), 압력이 일정할 때 온도가 높을수록 부피가 커지며(③), 보일 법칙은 반비례 관계이고(④), 온도가 오르면 기체 부피가 커진다(⑤).