5. 분자의 운동

[bvIgari]

5. 분자의 운동

5-1. 냄새는 어떻게 멀리 퍼져 나갈까?

(1) 분자의 운동

1) 물질의 상태와 분자의 운동

① 고체 : 제자리에서 진동 운동을 한다.

② 액체 : 비교적 자유롭게 운동한다.

③ 기체 : 매우 활발하게 운동한다.

※ 분자의 운동은 온도가 높을수록 활발하다.

(2) 증발

1) 증발 : 액체의 표면에 있는 분자들이 공기 중으로 날아가는 기화현상

① 젖은 빨래가 마른다.

② 가뭄이 계속되면 논바닥이 갈라진다.

③ 젖은 손을 건조기의 바람에 쏘이면 손에 묻어 있던 물이 마른다.

④ 염전에 가둬 놓은 바닷물이 말라서 소금이 남는다.

2) 증발의 조건

① 기온이 높을수록                      ② 습도가 낮을수록

③ 바람이 불수록                        ④ 표면적이 넓을수록 잘 일어난다.
※ 증발과 끓음 : 끓는점 이하에서 기화가 일어나면 증발이라 하고, 액체 내부에서 기화가 일어나면 끓음이라 한다.

(3) 확산

1) 확산 : 분자들이 액체나 기체 속으로 퍼져 나가는 현상

2) 액체 속에서의 확산

① 잉크의 확산                    

② 식초의 확산

③ 황산구리의 확산

※ 확산의 원인 : 분자들이 스스로 움직이면서 끊임없이 운동하고 있기 때문

           

☞ 참고사항 : 물위에 떠 있는 꽃가루를 현미경으로 관찰하면 꽃가루가 이리저리 움직이는 것을 볼 수 있다.

이것은 물분자들이 움직이다가 꽃가루와 충돌하게 되어 꽃가루가 움직이기 때문이다. 이러한 현상을 브라운 운동이라 한다.

3) 기체 속에서의 확산

① 꽃향기의 확산                      ② 음식 냄새의 확산

③ 향수 냄새의 확산                   ④ 브롬의 확산

4) 확산 속도

① 온도가 높을수록 확산 속도가 빠르다.

② 질량이 작고 가벼울수록 확산 속도가 빠르다.

③ 기체 분자가 액체나 고체 분자보다 확산 속도가 빠르다.

확산 속도 : 기체 > 액체 > 고체

④ 방해하는 물질이 적을수록 확산 속도가 빠르다.

확산 속도 : 진공 속에서 > 기체 속에서 > 액체 속에서

5-2. 못은 왜 뾰족하게 만들까?

(1) 압력

1) 압력 : 단위 면적에 수직으로 작용하는 힘의 크기

2) 압력의 크기

① 접촉면의 넓이가 같을 때, 작용하는 힘의 크기가 클수록 압력이 크다.

② 작용하는 힘의 크기가 같을 때, 접촉면의 넓이가 작을수록 압력이 크다.

3) 압력의 단위 : N/m², N/cm², kgf/cm²

① 1hPa = 100Pa = 100N/m²

② 1기압 = 101325Pa = 1013hPa

(2) 생활 속에서 접촉면과 압력의 관계 이용

1) 접촉면의 넓이를 크게 하는 경우

① 트랙터의 바퀴                 ② 설피

2) 접촉면의 넓이를 작게 하는 경우

① 주사기의 바늘                 ② 송곳

5-3. 하늘로 날아간 풍선은 어떻게 될까?

(1) 기체의 분자 운동과 압력

1) 기체에 압력을 가할 때 알 수 있는 사실

① 고무 풍선에 입김을 불어넣으면 전체적으로 팽창한다.

② 주사기의 끝을 막고 누르면 처음에는 잘 들어가지만 점점 더 힘이 든다.

2) 기체의 분자 운동과 압력

① 기체 분자가 운동하며 용기의 벽에 충돌할 때 압력이 나타난다.

② 고무 풍선에 바람을 넣으면 공기 분자들의 충돌이 활발해져 팽창한다.

③ 기체의 압력은 기체 분자가 벽면에 충돌하는 횟수가 많을수록 커진다.

④ 공기를 빼면 압력이 적어져 깡통이 찌그러진다.

(2) 기체의 압력과 부피

1) 압력에 따른 기체의 부피 변화

① 같은 온도에서 기체에 작용하는 압력이 커지면 부피는 줄어든다.

② 같은 온도에서 부피가 줄어들면 압력이 커진다.

※ 압력이 커지면 부피가 작아져서 밀도가 커진다.

        

2) 보일의 법칙 : 온도가 일정할 때 기체의 부피는 압력에 반비례한다.

압력(P) x 온도(V) = 일정

P₁xV₁ = P₂xV₂

(P₁ : 처음 압력,   V₁ : 처음 부피,   P₂ : 나중 압력,  V₂ : 나중 부피)

      

3) 생활 속의 이용

① 기상 관측용 기구(라디오존데)         ② 펌프식 보온병

5-4. 풍선도 추우면 움츠러드나?

(1) 기체의 분자 운동과 온도

1) 기체의 열팽창 : 기체를 가열하면 부피가 늘어나고 냉각시키면 줄어든다.

2) 기체의 분자 운동과 온도

① 온도가 높아지면 분자 운동이 활발해져 부피가 늘어난다.

② 온도가 낮아지면 분자 운동이 느려져 부피가 줄어든다.

(2) 온도에 따른 기체의 부피 변화

1) 온도와 기체의 부피 : 온도가 높아지면 기체의 분자 운동이 활발해져 압력이 커지고 부피가 팽창한다.

2) 샤를의 법칙 : 압력이 일정할 때 기체의 부피는 온도가 1℃ 높아질 때마다 0℃의 부피의 1/273씩 증가한다.

    

☞ 참고사항

1. 절대온도(T) : 이론적으로 기체가 -273℃가 되면 부피가 0이 되는데 -273℃를 절대온도 0 K로 정하였다.

절대온도 = 섭씨온도 + 273

2. 화씨온도(F) : 1720년에 G.D.파렌하이트가 쓰기 시작한 온도 눈금으로, 1기압하에서 물의 어는점(0℃)을 32℉, 끓는점(100℃)을 212℉로 정하였다. 화씨온도 및 섭씨온도를 각각 F, C 라고 하면

인 관계가 있다.

3) 생활 속의 이용

① 열기구 속의 기체를 가열하면 부피가 팽창하여 위로 올라간다.

② 자동차가 달리면 타이어의 온도가 증가하여 팽창한다.

③ 바람이 빠진 공을 뜨거운 물에 넣으면 부피가 팽창한다.