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예시 답안 페트병의 무게가 45.0`g보다 무거워진다. 그 까닭은
공기에 무게가 있기 때문이다. 1`몰 공기의 질량
≒질소(N_2)의 질량\0.78084+산소(O_2)의 질량
평가 목표 기체가 무게가 있음을 설명할 수 있다.
\0.20948+아르곤(Ar)의 질량\0.00934+이산화 3
구체적인 수치를 제시할 필요는 없다. 탄소(CO_2)의 질량\0.00034
단원
평가기준 배점(%) =28\0.78084+32\0.20948+40\0.00934+
페트병의 무게 변화와 그 까닭을 옳게 44×0.00034≒28.96`g
유의 사항 100
설명한 경우
따라서 0`*C, 1`기압, 1`L 안의 공기의 질량은
페트병의 무게 변화만 옳게 설명한
50
경우 28.96`g/22.4`L≒1.29`g/L가 된다. 즉, 건조한 공기는
0`*C, 1`기압에서 1`m^3의 부피에 해당하는 질량이 약
풀이 공기에 무게가 있기 때문에 공기 주입 마개를 눌러 공기를
넣으면 페트병의 무게가 무거워진다. 1.29`kg이다.
공기의 조성비 출처: Zumdahl(화학교재연구회 역),
『줌달의 일반 화학』, 사이플러스(2014)
.참고 자료
➌ 대기압
➊ 공기 주입 마개의 구조와 원리
기체의 압력은 끊임없이 운동하는 기체 입자가 용기
공기 주입 마개는 고무로 된 동그란 부분을 손으로
벽에 충돌하면서 힘을 가하기 때문에 나타난다. 기체
눌러 외부의 공기를 페트병 속으로 넣는 장치이다.
입자는 모든 방향으로 운동하면서 용기 벽에 충돌하므
동그란 부분과 페트병에 끼우는 부분 사이에는 공기의
로 기체의 압력은 모든 방향으로 작용한다. 우리는 대
역류를 방지하는 밸브가 있어 외부에서 들어온 공기가
기에 둘러싸여 있으므로 늘 대기의 압력을 받고 있는데,
밖으로 빠져나가지 못한다.
이 압력을 대기압이라고 한다. 대기압은 모든 방향으
고무로 된 로 작용하고, 크기는 지표 부근에서 1`기압이다. 높은
동그란 부분
곳으로 올라갈수록 공기의 양이 적어지므로 대기압도
외부 공기 점점 작아진다. 대기압은 1643`년 이탈리아의 과학자
유입 구멍
토리첼리(Torricelli, E., 1608￣1647)가 처음으로
페트병에 측정하였다. 토리첼리는 유리관에 수은을 가득 채운 뒤
끼우는 부분
유리관을 수은이 담겨 있는 수조에 거꾸로 세웠을 때
▲ 공기 주입 마개의 구조
수은 기둥의 높이가 760`mm로 일정하다는 사실을 발
➋ 공기의 질량
견하였다.
공기의 질량은 공기를 구성하고 있는 여러 가지 기
진공
체의 조성비와 기체 분자의 질량을 이용하여 계산할
유리관 마개를
수 있다. 공기는 질소 78.084`%, 산소 20.948`%, 아 뺀 후 대기압
760 mm 수은 기둥이
르곤 0.934`%, 이산화 탄소 0.034`% 등으로 구성 누르는 압력
된다. 원자마다 질량은 모두 다른데, 1`몰(0`*C, 1`기
압, 22.4`L)을 기준으로 질소는 약 14`g, 산소는 약 마개 수은
16`g, 아르곤은 약 40`g, 탄소는 약 12`g, 수소는 약 ▲ 토리첼리의 대기압 측정 실험
1`g이다. 이때 1`몰은 입자 6.02\10^2^3`개를 뜻하며, 이때 유리관에 채워진 수은 기둥이 누르는 압력과 대
6.02\10^2^3을 아보가드로수라고 한다. 1`몰은 원자, 기가 수은 기둥 밖의 수은 면을 누르는 압력이 같으므
분자, 이온에 관계없이 입자가 아보가드로수만큼 있을 로 수은 기둥의 높이를 대기압으로 나타낼 수 있다. 1
때의 양을 뜻한다. 1`몰 공기의 질량을 계산하면 다음과 기압은 유리관에 채워진 수은 기둥의 높이가 760`mm
같다. 일 때의 압력에 해당한다.
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