풍선에 컵을 붙일 수 있을까?

1차시

교과서

54～55

대단원 도입

Ⅱ. 분자의 운동

분자 운동

1

(1) 분자 운동 : 분자가 끊임없이 스스로 움직이는 현상

(2) 분자 운동의 빠르기

영향을 주는 요인	온도	물질의 상태	분자의 질량
빠르기	높을수록 빠르다	고체<액체<기체	작을수록 빠르다

압력, 온도, 기체의 부피

2

(1) 입으로 불어서 풍선에 컵 붙이기(부피와 압력 관계) : 컵 안의 부피가 증가하므로 압력이 감소하여 컵이 풍선에 붙게 된다.

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▲ 풍선이 컵에 붙기 전과 컵에 붙은 후

(2) 뜨거운 물을 이용하여 풍선에 컵 붙이기(온도와 부피 관계) : 컵 안의 온도가 시간이 지날수록 낮아지면서 컵 안 공기의 부피가 줄어들게 되어 컵 안의 압력과 외부 압력에 차이가 생겨 컵이 풍선에 붙게 된다.

▲ 풍선이 컵에 붙기 전과 컵에 붙은 후

□  증발로 분자의 운동을 알 수 있을까?

2차시

교과서

56～59

1. 운동하는 분자

Ⅱ. 분자의 운동

증발

1

(1) 증발 : 액체 표면에서 분자가 공기 중으로 날아가는 현상

(2) 증발 현상의 예

∙ 빨래가 마른다,

∙ 고추가 마른다.

∙ 염전에서 소금을 얻는다.

∙ 풀잎의 이슬은 해가 뜨면 사라진다.

∙ 컵에 떠 놓은 물의 양이 시간이 지나면 줄어든다.

(2) 증발과 끓음

① 증발 : 액체의 표면에서 기화가 일어나는 현상

② 끓음 : 액체의 표면뿐만 아니라 액체 내부에서도 기화가 일어나는 현상

▴증발과 끓음 모형

(3) 증발이 잘 일어나는 조건

∙ 온도가 높을수록

∙ 바람이 강할수록

∙ 습도가 낮을수록

∙ 표면적이 높을수록

□  확산으로 분자의 운동을 알 수 있을까?

3차시

교과서

60～65

1. 운동하는 분자

Ⅱ. 분자의 운동

확산

1

(1) 확산 : 물질을 이루고 있는 분자들이 스스로 운동하여 다른 액체나 기체, 진공 속으로 퍼져 나가는 현상

▴물속에서 잉크 분자의 확산 과정

(2) 액체와 기체의 확산

액체 속에서의 확산 예	기체 속에서의 확산 예
∙ 설탕을 물에 넣고 젓지 않아도 물 전체에서 단맛이 난다. ∙ 물에 잉크를 떨어뜨리면 물 전체에 퍼진다.	∙ 멀리서도 고기 굽는 냄새를 맡을 수 있다. ∙ 향수 뚜껑을 열어 놓으면 향기가 난다. ∙ 액체 브로민을 병에 넣으면 병 전체가 갈색이 된다.

(3) 확산이 잘 일어나는 조건

확산이 빨라지는 조건	이 유	예
온도가 높을수록	온도가 높을수록 분자의 운동이 빨라진다.	찬물보다 더운 물에서 잉크가 더 빨리 퍼진다.
분자의 질량이 작을수록	분자의 질량이 작을수록 분자 운동이 빨라진다.
진공>기체>액체	진공에서는 분자의 운동을 방해하는 입자가 없기 때문	브로민이 물속에서보다 공기 중에서 빠르게 확산된다.

□  기체의 압력과 부피 사이에는 어떤 관계가 있을까?

4차시

교과서

66～67

2. 기체의 압력과 부피

Ⅱ. 분자의 운동

압력

1

(1) 압력 : 접촉하는 단위 넓이의 면에 수직으로 작용하는 힘의 크기

[eqn: 압력rm(N/m ^{2} )= {수직으로`작용하는`힘(N)} over {힘을`받는`면의`넓이(m ^{2} )} rm(단위:N/m ^{2} ,`N/cm ^{2} ,`Pa,`kgf/m ^{2} )]

(2) 압력의 크기 : 작용하는 힘이 클수록, 접촉면의 넓이가 좁을수록 크다.

▴스펀지에 작용하는 압력

비교	(가)와 (나)	(나)와 (다)
접촉 면적	(가) = (나)	(나) > (다)
무게(힘의 크기)	(가) < (나)	(나) = (다)
압력	(가) < (나)	(나) < (다)
결론	접촉 면적이 같은 경우, 무게가 무거울수록 압력이 크다.	무게가 같은 경우, 접촉 면적이 작을수록 압력이 크다.

(3) 압력의 이용 및 현상

구분	압력을 크게 하는 경우	압력을 작게 하는 경우
원리	접촉면의 넓이를 줄인다.	접촉면의 넓이를 늘인다.
예	∙송곳, 압정, 못, 바늘 등 끝이 뾰족하여 쉽게 박힌다. ∙칼날을 날카롭게 한다. ∙운동화를 신은 사람보다 하이힐을 신은 사람에게 밟히면 더 아프다.	∙승용차보다 화물차의 바퀴수가 더 많다. ∙바닥이 넓은 스키나 설피를 신는다. ∙얼음에 균열이 생긴 경우 엎드려서 빠져나온다.

기체의 압력

2

(1) 기체의 압력

① 압력 생성 원인 : 기체 분자들이 끊임없이 운동하면서 용기 벽면에 충돌하는 힘에 의해 생긴다.

② 기체 압력의 방향 : 기체의 압력은 모든 방향에 같은 크기로 작용한다.

(2) 풍선과 기체의 압력

① 풍선이 커지는 이유 : 풍선에 공기를 불어 넣으면 점점 증가한 풍선 속의 공기 분자가 풍선의 안쪽 벽면에 사방으로 부딪치면서 풍선을 바깥쪽으로 밀어내는 힘을 가하기 때문

② 압력에 따른 풍선의 크기

∙ 풍선 내부의 압력 < 풍선 외부의 압력 : 풍선의 크기가 점점 작아진다.

∙ 풍선 내부의 압력 = 풍선 외부의 압력 : 풍선의 크기가 그대로이다.

∙ 풍선 내부의 압력 > 풍선 외부의 압력 : 풍선의 크기가 점점 커진다.

▴튜브 속 공기 분자가 운동하는 모형

□  기체의 압력과 부피 사이에는 어떤 관계가 있을까?

5차시

교과서

68～71

2. 기체의 압력과 부피

Ⅱ. 분자의 운동

압력에 따른 기체의 부피 변화

1

온도가 일정할 때, 압력이 증가하면 기체의 부피는 감소한다.

보일 법칙

2

(1) 보일 법칙 : 온도가 일정할 때, 기체의  부피는 압력에 반비례한다.

① 일정한 온도에서 압력이 2배, 3배로, …로 증가하면 기체의 부피는 [eqn: { 1} over {2 }]배, [eqn: { 1} over { 3}]배, …로 줄어든다.

② 일정한 온도에서 기체의 압력과 부피를 곱한 값은 항상 일정하다.

[eqn: PV = 일정(P:압력,V:부피)]

[eqn: P _{1}][eqn: V _{1}] = [eqn: P _{2}][eqn: V _{2}]

([eqn: P _{1}] : 처음 압력, [eqn: V _{1}] : 처음 부피

[eqn: P _{2}] : 나중 압력, [eqn: V _{2}] : 나중 부피)

▴기체의 압력에 대한 부피 그래프

□  기체의 부피를 줄이면 압력이 커지는 까닭은 무엇일까?

6차시

교과서

72～75

2. 기체의 압력과 부피

Ⅱ. 분자의 운동

기체 분자의 충돌 횟수와 압력

1

(1) 외부 압력 증가 → 기체의 부피 감소 → 기체 분자의 충돌 횟수 증가 → 기체의 압력 증가

(2) 외부 압력 감소 → 기체의 부피 증가 → 기체 분자의 충돌 횟수 감소 → 기체의 압력 감소

(3) 기체의 부피가 [eqn: { 1} over {2 }], [eqn: { 1} over { 4}]로 줄어들면 분자들이 벽에 충돌하는 횟수가 2배, 4배로 되어 실린더 안 기체의 압력이 2배, 4배로 커진다.

▴외부 압력에 따른 실린더 안 기체의 부피 변화와 기체의 압력

(추의 개수는 기체에 작용하는 압력을 비교하여 나타낸 것이다.)

생활에서 경험할 수 있는 보일의 법칙

2

(1) 풍선이 하늘 높이 올라갈수록 점점 커지다기 결국 터진다.

(2) 잠수부가 물속에서 내뿜은 기포가 높이 올라갈수록 커진다.

(3) 주사기에 공기를 넣고 피스톤을 누르면 주사기 속 공기의 부피가 줄어든다.

(4) 펌프식 보온병의 꼭지를 누르면 물이 나온다.

□  기체의 온도와 부피 사이에는 어떤 어떤 관계가 있을까?

7차시

교과서

76～79

3. 기체의 온도와 부피

Ⅱ. 분자의 운동

온도에 따른 기체의 부피 변화

1

(1) 압력이 일정할 때, 온도가 높아지면 기체의 부피는 증가한다.

(2) 온도에 따른 고무풍선 속 공기의 부피 변화 : 공기가 들어 있는 풍선을 온도가 낮은 액체 질소 속에 넣으면 풍선이 쭈그러지다가 쭈그러진 풍선을 꺼내어 공기 중에 놓아두면 다시 부풀어 오른다.

▴온도에 따른 고무풍선 속 공기의 부피 변화

샤를 법칙

2

(1) 샤를 법칙 : 압력이 일정할 때, 기체의 부피는 그 종류에 관계없이 온도가 1℃ 상승할 때마다 0℃때 부피의 [eqn: { 1} over { 273}]씩 증가한다.

① 압력이 일정할 때, 기체의 부피는 온도에 비례한다.

② 샤를 법칙은 기체의 종류에 관계없이 성립한다.

[eqn: V _{t} =V _{0} +V _{0} TIMES {t} over {273}# ``````````=`V _{0`} (1+ {t} over {273} )]

([eqn: V _{0}] : 0°C 때의 부피, [eqn: V _{t}] : [eqn: t]°C 때의 부피)

▴기체의 온도에 대한 부피 그래프

(2) 삶은 달걀의 밑바닥이 평평한 이유 : 날계란에는 병아리가 생겼을 때 첫 호흡을 대비한 작은 공기집이 있는데, 달걀을 삶으면 흰자가 굳기 전에 이 공기가 밖으로 빠져나가지 못하기 때문에 바닥이 평평해진다.

□  온도에 따라 기체 분자의 운동은 어떻게 될까?

8차시

교과서

80～83

3. 기체의 온도와 부피

Ⅱ. 분자의 운동

기체의 온도와 부피 관계

1

(1) 온도 증가 → 기체 분자의 운동이 빨라짐 → 기체 분자의 충돌 횟수 증가 → 기체의 부피 증가

(2) 온도 감소 → 기체 분자의 운동이 느려짐 → 기체 분자의 충돌 횟수 감소 → 기체의 부피 감소

▴같은 압력에서 기체의 온도와 부피 관계

(3) 열기구 안과 밖 공기 분자의 운동 : 열기구를 가열하면 열기구 안쪽 공기 분자의 활발해지면서 공기 분자들이 열기구 안쪽 벽에 빠르게 충돌하므로 열기구의 부피가 커져서 위로 떠오른다.

▴열기구 안과 밖 공기 분자의 운동

생활에서 경험할 수 있는 샤를의 법칙

2

․ 찌그러진 탁구공을 뜨거운 물에 넣으면 펴진다.

․ 자전거 타이어의 공기는 겨울철보다 여름철에 적게 넣는다.

․ 피펫의 끝을 손으로 막고 중간을 쥐면 마지막 액체 방울까지 떨어뜨릴 수 있다.

․ 열기구 속의 공기를 가열하면 공기가 팽창하여 열기구가 떠오른다.

․ 자동차의 타이어는 달리기 전보다 달리고 난 후 더 팽팽해지는데 이것은 자동차가 달릴 때 타이어와 지면과의 마찰로 인해 온도가 높아지기 때문이다.

․ 냉장고에 넣어 두었던 유리병의 뚜껑이 잘 열리지 않을 때 뜨거운 물에 잠시 넣어 둔 후 열면 된다.