분자운동3.zip

 

수업시간에 활용방법

  <수업 도입부분에서>

공기를 넣은 풍선을 보여주면서 질문한다. 이 풍선은 왜 더 이상 부풀어 오르지 않는 것일까? 이 풍선을 더 부풀어 오르게 하려면 어떻게 해야 할까?

풍선 안쪽과 바깥쪽의 충돌횟수가 같아질때까지 풍선은 부풀어 오른다. 따라서 풍선을 더 부풀게 하려면, 풍선 안쪽의 분자들의 충돌횟수를 많게 하거나, 바깥쪽의 충돌횟수를 줄이면 된다.

풍선에 바람을 더 불어 넣으며 ‘이렇게 풍선 안쪽에 분자들을 더 넣어주면 풍선 안쪽의 충돌횟수가 많아 질테고, 그럼 더 부풀어 오르게 된다. 언제까지?(안쪽과 바깥쪽의 충돌횟수가 같아질때까지)

만약 풍선 주둥이를 묶어서 더 이상 바람을 불어 넣을 수 없다면 풍선을 더 부풀어 오르게 할 수 없는 것일까? (이때는 온도를 높여 풍선 안쪽의 분자들의 운동을 활발하게 만들면 된다. 그럼 안쪽의 충돌횟수가 더 많아 질테고 풍선은 충돌횟수가 같아질때까지 부풀어 오르게 된다.)

또 한가지 방법은 풍선 바깥쪽의 분자들을 없애는 방법이다. 그럼 풍선 안쪽의 분자들의 충돌횟수가 많아지니까 마찬가지로 더 부풀어 오르게 된다.

 

<실험에 볼 수 있는 내용들>

 

<가정> 가운데 벽은 분자와 충돌할때 마다 조금식 뒤로 밀려나는 벽이다.

1. 하늘로 올라가는 풍선은 어떻게 될까?

- 풍선화면으로 이동한다.

- 왼쪽과 오른쪽에 기체분자 10개를 채워 넣어 중심벽이 중심에 오게 합니다.

- 왼쪽에 분자를 하나씩 감소시키면서 중심벽이 왼쪽으로 이동해 가는 것을 보여줍니다.

- 하늘로 올라갈수록 공기 분자가 적어진다는 것을 설명해 주어야 겠지요

- 이때 질문 (언제까지 이동할까?)

답은 왼쪽과 오른쪽의 분자의 충돌횟수가 같아질때 까지겠지요 ^^

 

2. 그렇다면 진공에서는 어떻게 될까?

- 왼쪽에 있는 기체 분자를 모두 제거합니다. 그럼 중심벽은 언제까지 이동할까요?

- 충돌횟수가 같아질 수 없으므로 무한정 이동하겠지요. 그러다 보면 언젠가는 터지겠지요 ^^

 

3. 풍선의 크기를 크게 하려면 어떻게 하면 될까?

-풍선 안의 분자의 충돌횟수를 증가시키면 됩니다.

1) 풍선안쪽의 기체 분자수를 늘리면 된다.

2) 온도를 높여 풍선 안쪽의 분자의 운동속도를 빨라지게 하면 된다.

3) 한가지 방법이 더 있습니다. 아이들에게 찾아 보라고 하면 좋습니다.

- 풍선 바깥쪽의 분자충돌횟수를 줄이는 방법이 있습니다.

 

4. 보일의 법칙 설명

- 왼쪽에 분자의 수를 증가시키면서 충돌횟수(압력)가 증가하는 것을 보여 주면서 압력이 증가하면 부피가 작아진다는 것을 설명 - 언제까지 (분자의 충돌횟수가 같아질때 까지)

 

5. 샤를의 법칙

- 찌그러진 탁구공 펴기 화면으로 이동

- 오른쪽에 분자의 운동속도를 증가시키면서 온도가 증가하면 부피가 팽창한다는 것을 설명 - 언제까지 (분자의 충돌횟수가 같아질때 까지)

* 주의할점 : 엄밀히 말하면 샤를의 법칙에서는 용기내부와 외부의 충돌횟수가 같지는 않습니다. 외부의 충돌횟수가 내부보다 많지요. 왜냐하면 온도가 올라가면 내부에 있는 기체 분자들은 외부보다 속력이 빨라지기 때문입니다. 따라서 안쪽에서 속력이 빠른 기체 분자가 한번 충돌할때 운동량이 외부에서 충돌하는 기체 분자의 운동량보다 큽니다. 평형을 이루고 있을때 안쪽의 충돌횟수가 더 적습니다. 위 프로그램은 온도변화가 심하지 않아서 분자운동의 속력에 따른 운동량의 차이는 무시하는 경우라는 가정하에서 설명해 주시면 좋을 것 같습니다.

6. 바깥쪽 압력이 커지면 안쪽 압력은 어떻게 될까?

- 바깥쪽 압력이 커지면 안쪽 압력도 커진다는 것을 보여줌

- 중심벽의 위치가 똑같아도, 분자의 속도가 느릴때와 분자의 속도가 빠를때를 비교해 보면 충돌횟수가 크게 차이가 나는 것을 볼 수 있습니다.

**** 가장 중요한 것은 모든것을 분자의 충돌횟수가 같아질때 까지 팽창한다는 것에서 위 설명들을 이끌어 낼 수 있다는 것이지요 ***


 

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Posted by 민서아빠(과학사랑)