중학교 1학년 (12-13세)

기체의 성질

Properties of Gases

끝을 막은 주사기의 피스톤을 누르면 안의 공기가 쉽게 줄어드는데, 액체나 고체와 달리 기체는 분자 사이가 넓어서 압력과 온도에 따라 부피가 크게 변하기 때문이에요. 온도가 일정할 때 압력을 2배로 높이면 부피는 절반이 되는데, 압력과 부피가 반비례하는 이 관계를 보일 법칙이라고 해요. 압력이 일정할 때 온도를 높이면 분자가 더 빠르게 움직이며 벽을 세게 밀어서 부피가 커지는데, 이것이 샤를 법칙이에요. 주사기 그림에서 압력을 올리면 P-V 그래프 위의 점이 곡선을 따라 움직이고, 풍선 그림에서 온도를 올리면 0 °C 때 크기(점선)보다 풍선이 커지는 것을 볼 수 있어요.

압력과 부피 (보일 법칙)

압력1 atm

💡 보일 법칙

①온도가 일정할 때 압력이 커지면 기체의 부피는 작아진다.

②압력과 부피는 반비례해서, 압력이 2배가 되면 부피는 1/2, 3배가 되면 1/3이 된다.

③그래서 P × V는 늘 같은 값이다. 그림의 주사기는 1기압에서 100 mL라서 P × V = 100이 유지된다.

④압력이 커지면 같은 수의 분자가 더 좁은 공간에 갇혀, 벽에 부딪히는 횟수가 늘어난다.

온도와 부피 (샤를 법칙)

온도20°C

🔍 샤를 법칙

①압력이 일정할 때 온도가 오르면 기체의 부피가 커진다.

②온도가 오르면 분자 운동이 활발해져 벽을 더 세게, 더 자주 민다. 압력을 그대로 두려면 부피가 늘어나야 한다.

③온도가 1 °C 오를 때마다 0 °C 때 부피의 약 1/273씩 늘어나서, 0 °C에서 100 °C로 데우면 부피가 약 1.37배가 된다.

④찌그러진 탁구공을 뜨거운 물에 넣으면 펴지는 것도 안의 공기가 데워져 부피가 커지기 때문이다.

보일 법칙을 그래프로 읽기

보일 법칙

P₁V₁ = P₂V₂ (온도 일정)

압력과 부피를 곱한 값이 늘 같다. 압력과 부피는 반비례한다.

샤를 법칙

V₁T₁ = V₂T₂

부피는 절대 온도 T(K)에 비례한다. 절대 온도는 섭씨온도에 273을 더한 값이다.

📐 두 법칙을 함께 보기

①보일 법칙: 온도가 일정하면 압력이 커질수록 부피가 작아진다(반비례).

②샤를 법칙: 압력이 일정하면 온도가 높을수록 부피가 커진다.

③두 법칙 모두 기체 분자가 쉬지 않고 움직이며 벽에 부딪힌다는 생각으로 설명된다.

④절대 온도 K = °C + 273이고, 0 K(−273 °C)에서는 기체의 부피가 0이 되는 쪽으로 그래프가 이어진다.

시험 포인트 정리

핵심 정리

보일: P × V = 일정 · 샤를: V ÷ T = 일정

기체의 압력, 부피, 온도는 하나를 바꾸면 다른 것이 따라 변한다.

🎯 시험 포인트

①보일 법칙: 온도가 일정하면 압력과 부피는 반비례한다.

②샤를 법칙: 압력이 일정하면 온도가 높을수록 부피가 커진다.

③P-V 그래프는 반비례 곡선이고, 곡선 위 어느 점이든 P × V가 같다.

④V-T 그래프는 직선이며, 절대 온도로 그리면 원점을 지난다.

⑤일상 예: 높은 산에서 부푸는 과자 봉지와 잠수부가 내뱉은 거품이 떠오르며 커지는 것(보일), 열기구와 찌그러진 탁구공 펴기(샤를).

예제와 단원평가

예제 1

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

온도가 일정하므로 보일 법칙 P₁V₁ = P₂V₂를 쓴다.

1 × 6 = 2 × V₂이므로 V₂ = 6 ÷ 2 = 3 L이다. 압력이 2배가 되자 부피가 절반이 되었다.

▸ 3 L

압력이 몇 배가 되었는지 보면 부피는 그 수로 나누면 된다.

예제 2

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

압력이 일정할 때 온도가 오르면 기체의 부피는 커진다(샤를 법칙).

온도가 오르면 풍선 속 기체 분자의 운동이 활발해져 풍선 안쪽 벽을 더 세게 밀고, 그만큼 풍선이 부푼다.

▸ 부피가 커진다 (분자 운동이 활발해져서)

그림의 풍선도 0 °C 때 크기(점선)보다 온도를 올렸을 때 더 크다.

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 관계이므로 ②가 옳다.

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

← 이전

용해도와 용해도 곡선

빛의 반사와 굴절

마지막 수정 2026-10-17

이 페이지가 도움 됐다면 후원하기