압력이 일정할 때 일정량의 기체는 온도가 높아지면 부피가 커지고 온도가 낮아지면 부피가 작아진다(샤를 법칙). 온도가 높아지면 기체 분자의 운동이 활발해져 분자 사이의 거리가 멀어지기 때문이며, 이때 분자의 크기와 개수는 변하지 않는다.
가열하면 분자 운동이 활발해져 기체 부피가 커진다
여름에 뜨거운 햇볕 아래 과자 봉지를 두면 빵빵하게 부풀어 오르죠? 기체는 온도가 높아지면 부피가 커지고, 온도가 낮아지면 부피가 줄어들어요. 압력이 일정할 때의 이 관계를 샤를 법칙이라고 해요.
이유는 분자 운동에 있어요. 기체를 데우면 분자들이 더 빠르고 활발하게 움직이면서 서로 더 멀리 떨어지고, 그만큼 공간을 더 차지해요. 그래서 찌그러진 탁구공을 뜨거운 물에 넣으면 펴지고, 열기구 속 공기를 데우면 공기의 부피가 커져요. 물이 든 가는 유리관 끝을 막고 손으로 감싸기만 해도 손의 온기로 관 속 기체가 늘어나 물이 밀려 나와요.
반대로 입구를 막은 주사기를 얼음물에 넣으면 기체 분자의 운동이 둔해져 피스톤이 안쪽으로 밀려 들어가요.
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