단열팽창 관련

[따스한 봄볕]

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중 2 구름 만들기 부분에 나오는 단열팽창관련 실험입니다.

단열팽창이 외부 열출입없이 부피가 팽창하면 기온이 하강하는걸로 아는데 교과서에 있는 이 실험은 오히려 아이들이 혼란스러워 할 것 같아서요. 바람을 빼면 부피감소인데 온도가 하강하니 단열변화라고 생각하기 어려울 듯 싶어서요.단열변화시에는 공기의 양도 가감없이 일정량일때 부피가 팽창하면 온도가 하강하는 것이겠죠? 이 경우는 바람을 넣었으니 공기가 유입되어 압력 증가로 온도가 상승하고 공기가 빠지면 압력감소로 온도가 하강하는 건가요? 잘 모르겠습니다. 조언 부탁드립니다.

<고무풍선의 온도변화>

➊ 공기 펌프로 고무풍선에 바람을 불어 넣은 후,  풍선을 얼굴에 대어 온도를 느껴 보자.
➋ 부풀린 고무풍선의 바람을 뺀 후, 풍선을 얼굴에 대어 온도를 느껴 보자.
- 바람을 뺐을 때 고무풍선의 온도는 어떻게 변했는가? (낮아진다.)
➌ 과정 ➊`, ➋`를 반복해서 온도 변화를 느껴 보자.
▶ 이러한 온도 변화가 생기는 까닭은 무엇인가? (단열변화가 일어났기 때문)

[1급F유]

1과정은 단열압축 과정입니다. 일정 부피안에 공기를 주입(구겨넣은 것처럼)하였기 때문에 단위부피당 공기량이 증가합니다. 마치 하강하는 공기가 주변기압이 증가하여 부피가 감소하면 단위 부피당 공기량이 증가하는 것과 같은 원리죠. 단열압축이 발생하면 내부에너지가 증가하여 온도가 증가합니다.

2과정은 단열팽창입니다. 풍선 안의 공기 입장에서 밖으로 빠져나온 것이 운동할수 있는 범위가 넓어진 것이므로 부피가 증가한 것이라고 할수 있습니다. 단열팽창하는 공기는 부피를 증가 시키는데 일을 했기때문에 내부에너지가 감소하여 온도가 하강합니다.

[따스한 봄볕]

좋은 답변 감사합니다. 풍선이 구름발생장치의 케이스 역할을 하는 것이더군요! 감사합니다.