보일의 법칙과 샤를의 법칙을 쉽게 이해시킬 수 있는 방법이 없을까 고민하다가
종이를 접어서 이해 시켜 보기로 하였다.
보일의 법칙과 샤를의 법칙은 결국 분자운동으로 설명하면 쉽다.
기체의 부피는 어떻게 결정되는가? 외부압력과 내부압력이 같아질때까지 부피가 변하다가 같아지면 부피 변화가 멈추게 되는 것이다. 계속해서 이 이야기를 반복하다 보면 자연스럽게 부피가 어떻게 변할지를 예측할 수 있다.
아래 프로그램을 함께 사용하면 좋다.
http://www.sciencelove.com/965
따라서 보일의 법칙이나 샤를의 법칙도 외부압력과 내부압력이 언제 같아지게 되는지를 따져 보면 결과를 예측할 수 있다.
눈에 보이지 않기 때문에 이해하기 어려워 하기에 학습지의 검은선을 잘라 접어 보면서 실험해 보도록 하였다.
무언가를 조작하게 하는 것은 눈으로 보기만 하는는 것 보다 학력이 떨어지는 아이들에게는 효과가 있다.
학습지를 인쇄할때는 양면인쇄를 해서 사용하면 된다. 이때 앞면 보일의 법칙과 뒷면 보일의 법칙이 일치하도록 양면인쇄를 해야 한다.
접어 들어가는 부분은 주사기 내부 모습이다. 따라서 기압이 커질수록 주사기 내부 부피는 감소한다.
샤를의 법칙에서
압력이 같을 때 온도가 증가하면
입자(분자)크기는 변화없고
입자(분자)속력은 빨라지고
입자(분자)의 충돌횟수는 커지고 그러면
입자(분자)사이 거리는커진다
당연히 처음에는 초기 온도가 올라가는 순간 내부압력은 증가한다 (하지만 완전히 부피가 커지고 나면 내부 압력은 처음처럼 1기압으로 변화없다) - 학생들에게 설명을 잘 해 주어야 한다.
그럼 내부부피는 증가하게 된다.
이때 외부압력은 1기압으로 변화 없다.
최종 내부압력도 1기압으로 변화 없다.
그럼 부피는 언제까지 변할까?
내부부피가 커지면 커질수록 입자의 충돌횟수는 감소하게 되고 내부 기압은 점점 작아지게 된다. 그래서 내부기압이 1기압이 될때까지 부피가 증가하고 내부기압과 외부기압이 같아지면 더이상 부피는 증가하지 않게 된다.
즉 완전히 부피 변화가 멈췄다면 내부기압과 외부기압은 똑같은 1기압이 된다.
