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1. 사례1: 실생활에서 압력에 따른 기체의 부피 변화가 일어나는 사례를 원인과 함께 설명하세요.

2. 사례2: 실생활에서 온도에 따른 기체의 부피 변화가 일어나는 사례를 원인과 함께 설명하세요.

3. 위 사례 1,2 중 한 사례 또는 두 사례가 모두 적용된 사진(직접 촬영, AI image, 인터넷 이미지 등)을 올리세요.

4. 한 번만 게시물을 올리세요.

5. 급우들의 게시물도 확인해보고 참신하거나 우수한 설명에 공감을 남겨 주세요.

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열기구,구겨진 종이 컵에 풍선이 달라붙는 현상

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열기구,구겨진 종이 컵에 풍선이 달라붙는 현상

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사례 1 [열기구]:열기구의 버너로 내부 공기를 가열하면 공기 분자의 운동이 활발해지면서 부피가 팽창한다. 이로 인해 열기구 내부의 공기 밀도가 바깥 공기보다 낮아져 부력을 얻고 위로 떠오른다.
사례 2 [구겨진 종이컵에 풍선이 달라붙는 현상]:종이컵에 뜨거운 물을 약간 넣었다가 버리고, 입구에 풍선을 씌운 뒤 물이 식을 때까지 기다리면 풍선이 종이컵에 달라붙는 것을 볼 수 있고 컵 안의 공기가 식으면서 부피가 줄어들어 풍선을 아래로 잡아당기기 때문이다.

출처:구글AI

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1.잠수병
- 깊은 물속에 오래 있으면 높은 수압 때문에 공기통 속의 질소 기체가 혈액이나 조직에 녹아들어간다. 그러나 너무 빨리 수면으로 올라와서 압력이 갑자기 낮아지면, 몸속에 녹아있던 질소 기체가 기포로 부풀어 오르면서 혈관을 막거나 신경을 눌러서 통증, 마비, 심하면 사망에 이르게 하는 병이다.

2.화산 폭팔
- 마그마 속에 녹아있던 여러 가스들이 마그마가 지표면 가까이 올라오면서 압력이 낮아지면 기포 형태로 부풀어 오르게된다. 근데 여기서 뜨거운 열(온도)까지 더해지면 이 기포들의 부피가 훨씬 더 커지게 된다. 이 엄청나게 팽창한 가스의 압력이 마그마를 바깥으로 뿜어내면서 화산이 폭발하게 되는 것이다.

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과학- 온도변화에 따른 부피 변화의 예

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온도와 압력에 따른 자전거타이어 변화

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온도와 압력에 따른 자전거타이어 변화

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펌프를 이용한 자전거 타이어 압력 조절자전거 타이어에 공기를 주입할 때, 타이어 내부의 압력이 증가하면서 타이어 내 기체의 부피는 줄어듭니다. 타이어의 벽이 튼튼하고 일정한 공간을 차지하기 때문에, 압력이 높아질수록 기체는 더 작은 부피로 압축됩니다. 이때 펌프는 공기를 고압 상태로 주입하여 타이어 내부의 압력을 높입니다.

자전거 타이어 (온도와 압력)
자전거 타이어의 공기 압력도 온도에 따라 달라집니다. 날씨가 더워지면 타이어 안의 공기 온도가 올라가면서 부피가 늘어나고 압력이 증가합니다. 반대로 날씨가 추워지면 온도가 내려가면서 공기 분자들이 수축하고, 타이어 내 공기 압력이 낮아집니다.

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1. 압력에 따른 기채의 부피 변화가 일어나는 사례
-현상: 물속의 공기방울이 위로 올라갈 수록 커짐
-원인: 잠수부가 내뿜는 공기방울은 위로 올라갈 수록 수압이 낮아져 부피가 커짐
-출처: 나눔 과학 자료실

2. 온도에 따른 기체의 부피변화가 일어나는 사례 
-현상: 여름철 자동차 타이어
-원인: 여름에는 뜨거운 도로 때문에 타이어 속 공기의 온도가 올라가 부피가 팽창함-> 공기를 너무 많이 넣으면 타이어가 터질 위험이 있어 겨울철보다 공기를 적게 넣음
-출처: 교육부 공식 블로그

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잠수부의 ‘버디 보틀’ 기포 크기 변화

사례 1 - 실생활에서 압력에 따른 기체의 부피 변화가 일어나는 사례 : 잠수부가 물속에서 내뱉은 기포는 깊은 곳에서는 작게 보이다가 수면 쪽으로 올라가면서 점점 커집니다.

원인 : 깊은 물속은 수압이 커서 기포 부피가 줄지만, 수면으로 갈수록 압력이 줄어들어 기체가 팽창하기 때문입니다.

출처 - Problems with pressure (University of Western Australia 자료) 

사례 2 - 실생활에서 온도에 따른 기체의 부피 변화가 일어나는 사례 : 제빵 / 빵 부풀기 반죽 속에 이스트가 생성하는 이산화탄소 기체가 가열되면 팽창해서 빵이 부풀어 오름

원인 : 기체 팽창으로 반죽 팽창 , 내부의 기체가 팽창하면서 반죽 구조를 밀어내어 빵이 부풀어 오릅니다.

출처 - 빵이 부풀어 오른다” 예시로 Charles 법칙 응용 문서에서 언급된 사례

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사례 1)진공포장
진공포장은 봉지 안의 공기를 제거하여 내부 기체를 줄이고, 압력을 낮추는 방식이다. 내부 압력이 낮아지면, 외부의 대기압이 상대적으로 더 커져서 포장재를 눌러 음식에 밀착하게 된다.

사례 2)풍선
겨울에 풍선을 들고 밖에 나가면 풍선 안의 기체의 온도가 내려간다. 그러면 기체의 운동이 줄어들어 부피또한 줄어들지만,따뜻한 실내로 다시 들어오면 기체의 운동이 다시 활발해지면서 풍선의  크기도 커진다.

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운동화속 공기주머니/팝콘이 터지는 원리

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운동화속 공기주머니/팝콘이 터지는 원리

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사례1. 공기주머니가 즐어있는 운동화를 신게되면 우리가 걷거나 뛸때 공기주머니에 압력이 가해지면서 부피가 줄며 충격을 흡수하여 우리의 발과 몸에 전해지는 충격을 완화시켜준다.

사례2. 옥수수 알맹이속 수분이 가열되면 수증기로 변하게되고 이 수증기가 또 가열되면 부피가 커져 옥수수 알맹이의 껍질이 떠지면서 팝콘이 만들어진다.

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(사례1) 압력에 따른 부피 변화                                             높은 곳으로 갈수록 대기압이 낮아져 과자 봉지의 내부가 팽팽해진다.(보일의 법칙)

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산에 올라가면 빵빵해지는 과자 봉지

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산에 올라가면 빵빵해지는 과자 봉지

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(사례2) 온도에 따른 부피 변화 
 과자를 사고 쨍쨍한 여름 과자를 밖으로 갇고 나가면 과자의 내부 공기가 가열되 따듯해진다. 그래서 과자의 부피가 올라간 것이다. (샤를의 법칙)

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1.사례1: 비행기 이착륙 시 귀가 먹먹해지는 것은 외부와 귓속의 기압 차이 때문에 발생합니다. 비행기가 상승하면 외부 기압이 낮아지면서 귓속 압력이 상대적으로 높아져 고막이 밖으로 부풀고, 착륙 시에는 외부 기압이 높아지면서 귓속 압력이 따라가지 못해 고막이 안으로 쏠리면서 먹먹한 느낌을 줍니다
2.사례2: 뜨거운 국물에 거품이 뜨는 이유는, 국물을 끓이면 물이 100℃에 도달해 기화 현상이 일어나고, 이때 냄비 바닥에서 만들어진 증기가 위로 올라오면서 표면에서 거품을 형성하기 때문입니다.

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-압력에 따른 기체의 부피 변화

공기방울 :: 잠수부가 물 속에서 숨을 쉬게되면 나오게 되는 공기 방울 혹은 바닷속에서 숨을 쉴 수 있는 생명체가 숨을 쉴때 나오는 공기방울은 낮은 위치에 있을수록 물의 압력, 즉 수압을 많이 받게 되어 크기가 작지만 수면에 가까워질수록 점점 수압의 크기가 줄어들어 크기가 커진다. 심해에서는 수압이 강하지만 수면에 가까울 수록 수압이 줄어드는 것을 이용한 예시이다.  이를 사용하여 실제 묘기를 부리는 경우 역시 볼 수 있다.


-온도에 따른 기체의 부피 변화

공기압 :: 타이어 공기압을 체울때 여름에는 공기압을 꽉 채우지 말고 겨울에는 팽팽하게 채워야 한다. 그 이유는 여름에는 기온이 높아 공기압을 체우더라도 곧 공기의 부피가 늘어나 꽉 체우게 되면 얼마 안있어 타이어가 터져버릴 수도 있기 때문이고 겨울에는 차가운 공기 때문에 타이어 속 공기가 수축하기 때문에 꽉 채워야 한다. 

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사례1 : [운동화의 공기 주머니] 운동화의 공기 주머니는 사람이 걸을 때 받는 압력을 공기 주머니 속 기체의 부피를 줄여서 충격을 완화시키는 역할을 한다.

사례2 : [풍등] 풍등은 불을 이용해 그 속의 공기를 데워 기체의 부피가 늘어나게 만든다. 기체의 부피가 커진 풍등은 위로 올라가려는 성질을 가지게 되어 점점 하늘 위로 올라간다.

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사례 1 : 평지에서 불어 놓은 풍선을 가지고 높은 산에 올라가면, 산 위는 기압이 낮기 때문에 풍선 속 공기의 부피가 커진다. 그래서 풍선이 점점 더 크게 부풀거나 심하면 터지기도 한다.

사례 2 : 겨울에 텀블러에 뜨거운 음료를 넣으면 뚜껑이 살짝 부풀어 오르고, 음료가 식으면 다시 안쪽으로 들어간다. 이는 텀블러 안의 공기와 수증기가 뜨거워지면 입자가 더 빠르게 움직여 부피가 커지고, 온도가 낮아지면 입자 운동이 느려져 부피가 줄어들기 때문이다

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사례1: 고기압에서 저기압으로 바람이 분다. 기체의 부피와 압력은 반비례관계에 있으므로 압력이 커질수록 부피는 감소하고 따라서 밀도는 증가하므로 밀도차에 의해 고기압에서 저기압으로 바람이 분다.
사례2: 여름철과 겨울철의 자동차 차이어. 어름에는 열에 의해 자동차 타이어 내부 공기의 부피가 커져서 타이어 내부 기압이 커지고 겨울에는 타이어 내부 공기의 부피가 작아져 타이어 내부 기압이 감소한다.

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(1) 사례: 주사기 피스톤: 입구를 막은 상태에서 피스톤을 밀면 내부 기체가 압축되어 부피 감소한다. 반대로 잡아당기면 압력이 낮아져 기체의 부피가 증가한다.

(2)사례: 겨울철 자동차 타이어: 온도가 내려가면서 압력이 줄고, 타이어의 부피는 점점 타이어 내부의 부피가 줄어든다.

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1319 윤수현/귀가 먹먹해지는 현상&열기구

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1319 윤수현/귀가 먹먹해지는 현상&열기구

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사례1-높은 곳에 올라가면 귀가 먹먹해지는 현상: 높은 곳에 올라가면 외부 공기의 밀도가 낮아져 압력이 낮아지는데, 그러면 귀 속 공기가 팽창하면서 고막이 팽창해 귀가 먹먹해진다. 해결책으로는 하품을 하거나 침을 삼키면 귀인두관(코와 고막 안쪽을 연결하는 관, 평소에는 닫혀있다)이 열리면서 고막 속 기압이 외부와 맞춰져 먹먹한 느낌이 없어진다.
사례2-열기구: 열기구 속 공기를 가열하면 공기의 부피가 커지기 때문에 열기구가 받는 공기의 부력이 커져서 열기구가 위로 떠오르게 된다.

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사례 1 감자칩 : 비행기를 타고 고도가 높아지면 외부의 대기압이 점점 낮아지고, 이때 감자칩 봉지 안에는 지상에서 포장될 때 들어 있던 공기가 그대로 들어 있는데, 외부 압력이 줄어들면 봉지 안 공기의 상대적인 압력이 더 커지게 된다. 압력과 부피는 반비례하므로, 외부 압력이 낮아질수록 봉지 안의 기체는 더 넓은 공간을 차지하려고 하여 부피가 증가하게 된다. 그 결과 감자칩 봉지는 평소보다 팽팽하고 빵빵하게 부풀어 오르는 모습을 볼 수 있다.

사례 2 빵 : 빵 반죽 속에는 발효 과정에서 효모가 만들어낸 이산화탄소 기체가 들어있다. 반죽을 오븐에 넣고 구으면 내부 온도가 점점 높아지면서, 반죽 속에 있는 기체의 온도도 함께 상승한다. 이때 기체는 온도와 함께 부피가 증가하는 성질을 가지므로, 반죽 속 기체가 점점 팽창하게 된다. 팽창한 기체는 반죽을 바깥쪽으로 밀어내어 반죽 전체가 부풀어 오른다. 이 때문에 빵은 오븐에서 구워지는 동안 점점 커지고, 폭신한 질감을 가지게 된다.

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사례1:비행기 이륙·착륙 시 귀가 먹먹해짐
현상:외부 기압 변화로 귀 속 공기 부피가 변해 고막이 눌리거나 당겨지면서 귀가 먹먹하게 느껴지는 현상이다
원인:귀 속(중이) 공기 압력이 상대적으로 높아져 고막이 바깥쪽으로 밀리며 먹먹함을 느낀다.
사례2
현상:열기구 아래 버너로 공기를 가열하면 기체(공기)의 온도가 올라가 부피가 팽창한다.
원인:공기를 가열하면 분자들의 운동 에너지가 커져서 더 빠르게 움직이고, 서로 더 강하게 밀어내려 한다.

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냉장고에 넣어두었던 밀폐용기가 열리지 않는 이유, 운동화가 우리의 발을 보호할 수 있는 이유

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냉장고에 넣어두었던 밀폐용기가 열리지 않는 이유, 운동화가 우리의 발을 보호할 수 있는 이유

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1: 밀폐 용기를 냉장고에 넣었다가 꺼냈을 때 뚜껑이 잘 열리지 않는 이유는 내부 공기의 부피 변화 때문이며, 이는 냉장고 안의 차가운 공기 부피가 수축하여 용기 내부 압력이 낮아졌다가, 밖으로 나오면서 공기 부피가 팽창하며 압력이 상승하기 때문이다. 
출처-티칭백과
2: 공기 주머니가 들어 있는 운동화는 발에 전달되는 충격을 완화시켜 준다. 이는 바닥에 발이 닿는 순간 몸의 무게로 인해 압력이 커지므로 공기 주머니의 부피가 감소하면서 충격을 줄여주기 때문이다. 
출처-티칭백과

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1. 과자봉지가 하늘에서 부풀어 오르는 현상
비행기가 고도 높이 날아갈 때 외부의 대기압이 낮아지므로, 과자 봉지 안의 공기 부피가 팽창하여 봉지가 부풀어 오릅니다.

2. 쿠션이 있는 운동화
쿠션이나 공기 주머니가 들어있는 운동화는 충격을 받을 때 공기 부피가 작아지면서 충격을 흡수하며, 압력이 줄어들면 다시 부피가 커져 원래 상태로 돌아옵니다.

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1305 김서정 설탕의 변화

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1305 김서정 설탕의 변화

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1:솜사탕은 고체에서 기체에서 사탕실로 분사되는데 그때  뜨거운 상태에서 나온 설탕 가닥 사이에 공기가 많이 포집되면서 솜사탕의 부피가 크게 커집니다.
2:솜사탕 기계는 원심력과 압력차이를 이용하는데  기체 분자가 차지하는 공간(압력 차이에 따른 확산) 덕분에 실처럼 가늘게 뽑히고, 공기를 품으면서 푹신하게 부풀어 오르는 효과가 납니다.

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1. 실생활에서 압력에 따른 기체의 부피 변화가 일어나는 사례
 - 현상: 지상에서 멀쩡하던 과자 봉지가 비행기 안에서 과자봉지가 부푼다
- 원인: 비행기를 타면 고도가 올라가 기압의 차이가 생기는데, 높은 곳과 낮은 곳에서의 공기가 누르는 압력은 다르기 때문에 높은곳에서의 과자의 포장을 누르는 외부의 세기가 낮아지게 된다. 그러므로 상대적으로 과자의 포장 안에서 외부로 누르는 압력이 세지기 때문에 더욱 부풀어 오르는 것이다.

2. 온도에 따른 기체의 부피변화가 일어나는 사례
- 현상: 여름에 타이어 압력이 높아져 터지기도 하고, 겨울에는 압력이 낮아진다.
- 원인: 여름에는 온도가 올라가 타이어 속 공기의 부피와 압력이 커지고, 겨울에는 온도가 낮아져 부피가 줄면서 압력이 떨어진다.

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[사례 1] 스프레이 캔은 내부에 압축된 기체가 액체 내용물을 밀어내는 원리로 작동한다. 캔을 눌렀을 때, 노즐을 통해 압축된 기체가 빠져나가면서 내부 압력이 낮아지고, 그에 따라 기체가 팽창하면서 부피가 증가하게 된다. 이때, 캔 안의 액체는 기체로 변하면서 분출되는데, 이는 기체가 팽창하면서 부피가 늘어나는 보일의 법칙을 따르는 과정이다.

[사례 2] 달걀을 강하게 데우면 터지기도 한다. 이는 온도에 따른 기체의 부피 변화 때문이다. 달걀 안에는 공기 주머니가 있는데, 달걀의 온도가 갑자기 올라가면 안의 공기 부피도 급격히 커지게 된다. 결국 계란 껍데기는 이런 압력을 견디지 못하고 터진다. 이로 인해 달걀을 삶을때에는 약한 불로 천천히 삶아 먹어야 한다.

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과자 봉지
사례 1.높은 산이나 비행기를 타면 압력이 낮아져 과자 봉지 안의 기체가 팽창해서, 봉지가 빵빵 해진다
사례 2.여름철 햇빛 아래에 두면 과자 봉지 안의 기체 온도가 올라가 부피가 팽창하여 봉지가 팽팽하게 부풀어 오릅니다. 

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 사례1:산에가면 빵빵해지는 과자 (보일법칙)
사례 2: 구부러진 탁구공을 끓는 물에 넣으면 원상태로 들어감

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사례1 : 높은 산이나 비행기에서 과자봉지를 보면 과자봉지가 부푼것을 볼 수 있는데 이것은 기압의 차이 떄문에 과자봉지가 부풀어 오는것이다.반대로 깊은 바다나 깊은 동굴에서는 과자봉지의 부피가 줄어들 것이다.

사례2: 찌그러진 탁구공(찌그러지면서 깨진 탁구공 제외)
을 끓는 물에 넣으면 탁구공 안의 공기 분자의 활동이 활발해지기 때문에 탁구공의 부피가 원상태로 돌아간다.

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1.풍선: 풍선이 하늘로 올라갈 때 커지는 현상
높은 곳으로 올라갈수록 주변 대기압이 낮아지므로, 풍선 안의 공기 압력도 상대적으로 높아져 풍선이 부풀어 오르다 결국 터지기도 한다.

2. 찌그러진 탁구공을 뜨거운 물에 넣으면 탁구공 안의 공기 온도가 올라가 부피가 팽창하여, 찌그러졌던 부분이 밖으로 밀려나며 펴진다.

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사례 1: 높은 산에서 내려올 때 페트병- 높은 산에서 빈 페트병을 마개로 닫은 뒤 산 아래로 내려오면 외부 압력이 높아져 페트병 안의 공기 부피가 줄어들면서 페트병이 찌그러진다

사례 2: 탁구공: 찌그러진 탁구공을 뜨거운 물이 담긴 비커에 넣고 가열하면, 탁구공 안의 공기 온도가 올라가 부피가 증가하면서 찌그러진 부분이 밖으로 밀려나 탁구공이 펴지는 것을 볼 수 있습니다. 

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운동화, 냉장고 안 빈 페트병

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운동화, 냉장고 안 빈 페트병

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1.공기주머니가 들은 운동화:공기주머니가 있는 운동화는 발에 전달되는 충격을 완화 시켜준다. 바닥에 발이 닿는 순간 몸의 무게로 인해 압력이 커지므로 공기주머니의 부피가 감소하면서 충격을 줄여주기 때문이다.
2.냉장고 안 빈 페트병: 냉장고 안에 빈 페트병을 두면 찌그러진다. 왜냐하면 페트병 안 공기의 온도가 낮아지면 부피가 줄어들기 때문이다.

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사례1) 뜨거운 음식을 비닐 랩으로 포장하면 비닐 랩이 부풀어 오른다. (이유) 음식이 뜨겁기 때문에 비닐 랩 속 기케 입자의 운동이 활발해지면서 부피가 늘어난다
사례2) 냉장고 속에 있는 찌그러진 페트병을 냉장고 밖에 꺼내 놓으면페트병이 펴진다.(이유) 냉장고 안에 있다가 밖으로 나와서 온도가 증가하면서 기체 입자의 운동이 활발해지면서 부피가 늘어난다.

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열기구 / 과자 봉지가 부풀어 오르는 현상

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열기구 / 과자 봉지가 부풀어 오르는 현상

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사례 1 [열기구] : 기구 주머니 안의 공기를 가열하면 공기 분자들의 운동이 활발해져 부피가 커지고 밀도가 작아져 열기구가 위로 떠오릅니다. 
사례 2 [과자 봉지가 부풀어 오르는 현상] : 여름철 햇볕 아래에 과자 봉지를 두면, 봉지 안의 공기 온도가 올라가면서 기체의 부피가 팽창하여 봉지가 부풀어 오릅니다. 

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보온병/ 냉장고에 넣은 빈 페트병 변화

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보온병/ 냉장고에 넣은 빈 페트병 변화

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사례1: 보온병의 꼭지를 누르면 물이나오는데 이유는 꼭지를 눌러 압력을 가하면 보온병안의 공기가 압축되면서 물이 나오는것이다.

사례2: 냉장고에 빈 페트병을 넣어두면 찌그러지는데, 페트병안에 공기의 온도가 낮아지면서 부피가 줄어들기 때문이다.

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사례1: 비행기가 이륙-착륙할 때 귀가 먹먹해지는 까닭은
고도 상승에 따라 기압이 낮아지면서 고막 안팎의 압력 차가 발생하기 때문입니다. 외부 압력이 낮아지면 고막이 바깥쪽으로 밀려나면서 팽창하기 때문입니다.

사례2: 과자봉지를 산에 들고 올라가면 높은 고도에서 대기압이 낮아지기 때문에 과자봉지 안의 공기(질소)가 팽창하여 과자봉지가 더 빵빵해지거나 심한 경우 터질 수 있습니다.(보일법칙)

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플라스틱 용기/ 냉장고 속 음료

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플라스틱 용기/ 냉장고 속 음료

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사례1:{플라스틱 용기} 플라스틱 용기를 냉장고나 차가운곳에 놔두면 뚜껑이 수축하고, 반대로 따뜻한곳에 두면 뚜껑ㅇㅣ 팽창하는것을 볼 수 있다

사례2:{냉장고 속 음료}뜨거운 음료를 갑작스레 냉장고에 두면  찌글어드는 모습을 볼 수 있다. 식으면서 부피가 줄어들기 때문이다

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에어슈즈/폭발하는 콜라(1117 심주언)

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에어슈즈/폭발하는 콜라(1117 심주언)

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사례(1)에어슈즈:에어슈즈 안에 있는 공기가 사용자가 걷거나 뛰고 난 뒤 착지 할 때 강한 압력을 받으면서 공기의 부피가 줄어들면서 사용자에게 오는 충격을 흡수해준다.
사례(2)탄산 음료의 온도에 의한 폭발:여름철 탄산음료를 햇빛이 많이 두는 곳에 두면 탄산음료 안의 이산화 탄소가 활발히 움직이게 되면서 부피가 늘어나 저절로 터지거나 열었을때 마치 탄산음료를 흔든 것 처럼 폭발하게 된다.

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잠수부의 공기방울, 열기구

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잠수부의 공기방울, 열기구

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1. 잠수부의 공기방울: 잠수부가 내뿜은 공기 방울은 수면으로 올라갈수록 외부 압력이 약해지기 때문에 부피가 점점 커진다

2. 열기구: 열기구 내부에 열을 가하면 열기구 안의 공기 입자의 운동이 활발해져 부피가 증가한다. 그 결과 단위 부피 당 질량이 가벼워져(밀도가 작아져) 열기구에 작용하는 부력이 커진다. 부력이 중력보다 커지면 열기구가 위로 상승한다.

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풍선, 찌그러진 탁구공

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풍선, 찌그러진 탁구공

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사례 1: 풍선이 하늘로 올라갈 수록 대기압이 낮아지는데, 풍선 안의 기체가 이 대기압을 맞추기 위해 팽창하며 커지다가 나중에는 결국 터지게 된다.
사례 2: 물이 담긴 비커에 찌그러진 탁구공을 넣고 가열하면 탁구공 안의 기체의 부피가 팽창하며 찌그러진 부분을 밀어내 둥글게 펴진다.

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하늘로 올라가면 터지는 풍선, 찌그러진 탁구공 펴기

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하늘로 올라가면 터지는 풍선, 찌그러진 탁구공 펴기

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사례1: [하늘로 올라가면 터지는 풍선] 놀이공원에서 풍선을 받아서 기분 좋게 놀고 있다가 풍선을 놓쳤다. 그럼 이 풍선은 하늘로 올라가서 어떻게 될까? 풍선이 하늘로 올라가면 올라갈수록 하늘에 있는 공기의 양이 적어진다. 공기의 양이 줄어들면 풍선에 작용하는 대기압 즉 외부 압력이 줄어든다. 외부 압력이 줄어들면 풍선 속에 있는 기체는 팽창을 하여 부피가 커지게 된다. 결국 풍선의 부피는 점점 커지다 고무 탄성의 한계를 넘어가면 터질 것이다.
사례2: [찌그러진 탁구공 펴기] 체육 시간에 탁구를 하다 짜증이나서 탁구채로 탁구공을 내리쳤다. 탁구공은 당연히 찌그러졌다. 그러면 이 탁구공은 버려야 될까? 그럴 필요 없다. 뜨거운 물에 탁구공을 넣기만 하면 알아서 원래 상태로 되돌아온다. 그 이유는 뜨거운 열기 때문에 탁구 공 안의 기체가 데워진다. 온도가 올라간 기체 분자들은 더 활발하게 움직이고 분자 사이의 거리가 증가한다. 결과적으로 탁구공 내부 기체의 부피가 커져 탁구공이 다시 팽팽하게 펴져 살아난다.

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물방울 / 과자 봉지의 부피 변화

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물방울 / 과자 봉지의 부피 변화

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(사례1) 물방울이 수면 위로 올라갈수록 주변 압력이 감소해 물방울의 부피가 커진다
(사례2)과자 봉지가 뜨거운 햇볕을 받으면 봉지안의 부피가 팽창해 부풀어 오른다

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타이어, 냉장고 속 음료수병

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타이어, 냉장고 속 음료수병

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사례 1: 타이어에 공기를 넣으면 압력이 증가하여 공기의 부피가 커지고 공기를 빼면 압력이 감소하여 부피가 작아진다.
사례 2: 냉장고 속 음료수병은 뚜껑이 열리지 않는 경우가 있다.병안의 기체의 온도가 낮아서 부피가 줄어들었기 때문이다.
따뜻한 물에 담구면 기체의 부피가 늘어나 뚜껑이 잘 열린다.

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수면 위로 올라갈수록 커지는 공기방울, 열기구

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수면 위로 올라갈수록 커지는 공기방울, 열기구

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사례1: 자동차나 트럭에 많은 양의 짐을 실으면 바퀴는 원래 부피보다 많이 줄어든다. 이는 많은 양의 짐 때문에 압력이 커져 압력에 따라 기체의 부피가 변하기 때문이다.
또한, 물속에 있는 잠수부가 숨을 쉴 때 나오는 공기 방울이 수면 위로 올라갈수록 크기가 점점 커진다. 이 현상은  공기 방울이 위로 올라갈수록 수압이 작아져서 공기 방울 속 기체의 부피가 늘어나기 때문이다.

사례2: 열기구에 있는 풍선을 가열하면 풍선 속 공기 입자들의 빠르기가 빨라져서  더욱 활발하게 움직이고 벽면에 충돌하는 횟수도 늘어난다. 따라서 풍선의 부피는 커지게 되고 가벼워진 열기구는 위로 떠오를 수 있게된다.

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산에서의 빈 페트병/ 차가워진 음료수 병

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산에서의 빈 페트병/ 차가워진 음료수 병

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사례1 [높은 산에서 찌그러지는 페트병]
높은 산에 빈 페트병의 뚜껑을 닫고 올라가면 외부압력이 약해져 페트병 속 기체의 부피가 커져 페트병이 빵빵해진다.
사례2 [냉장고에 넣어두었던 음료수 병]
냉장고에 오래 넣어두어 온도가 낮아졌던 음료수 병 안의 기체의 부피가 줄어들었기 때문에 뚜껑이 쉽게 열리지 않는다. 음료수병을 따뜻한 물에 담가두어 온도를 높이면 음료수 병 안의 기체의 부피가 늘어나 뚜껑을 쉽게 열 수 있다.

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1132황서우 풍선&냉장고 안 페트병

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1132황서우 풍선&냉장고 안 페트병

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사례1.풍선은 하늘로 올라가다 점점 팽창하다 결국 터지게 된다. 위로 올라갈수록 공기가 줄어들면서 풍선에 가해지는 외부 압력도 감소한고 우선의 부피가 커진다. 풍선 속 기체의 압력이 외부 압력보다 커질 때 풍선의 고무 탄성이 이 압력을 이기지 못하고 터진다.

사례2.냉장고에 빈 페트병을 넣었을 때 페트병이 찌그러진다. 왜냐하면 냉장고의 온도가 낮아 페트병 안 기체의 온도가 낮아지면서 페트병의 부피가 감소하기 때문이다.

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허파의 기능, 달걀을 터트리지 않고 삶기

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허파의 기능, 달걀을 터트리지 않고 삶기

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1. 허파의 기능-우리가 들숨을 쉴 때는 허파의 부피를 증가시키고, 그 결과 허파 안의 기압이 낮아진다. 이 기압이 외부 기압보다 낮으므로 기체가 대기에서 허파 쪽으로 이동한다. 날숨을 쉴 때에는 반대 현상이 일어난다.
2. 달걀 터트리지 않고 삶기-달걀 속에는 공기가 들어 있는 공기집이 있는데 냉장보관된 달걀의 공기집의 부피는 줄어들어 있게 된다. 이것을 바로 삶으면 공기집에 들어 있던 공기가 급격하게 팽창해 달걀이 터지게 된다. 따라서, 달걀을 터트리지 않으려면 냉장고에 보관하던 달걀을 꺼내 상온에서 얼마 동안 두었다가 삶아야 한다.

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사례 ①:
풍선이 하늘로 올라갈 때 그 풍선은 점점 커지다 외부 압력인 대기압을 풍선의 고무 탄성이 버티지 못하게 된다. 그때 그 풍선은 터지게 된다. (불쌍해ㅜㅜ)

사례 ②:
냉장고에 빈 페트병을 넣어 놓으면 온도가 낮아져 부피가 감소하는데, 그로인해 빈 페트병은 찌그러져 버린다. 

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비행기안에서의 물병의 부피 변화와 열기구의 원리

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비행기안에서의 물병의 부피 변화와 열기구의 원리

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사례 1:비행기 안에서는 기압의 감소로 인해 물병 내부의 공기가 팽창하여, 물병이 부풀어 오르는 부피 변화를 보인다. 이는 보일의 법칙에 따라 기압과 부피가 반비례하는 현상으로, 비행기가 고도를 높여 외부 기압이 낮아지면 물병 내부에 갇힌 공기가 팽창하기 때문이다. 액체인 물 자체의 부피는 거의 변하지 않아, 주로 물병 속의 빈 공간이 차지하는 공기의 부피가 늘어나게 된다.
사례 2:열기구에서 온도에 따른 기체의 부피 변화.열기구에서 온도를 높이게 되면 입자운동이 활발해져 입자들 사이의 거리가 멀어져서 부피가 팽창하기에 위로 상승할 수있다.이는 샤를 법칙으로 기체의 온도가 높아지면 부피가 팽창하고 온도가 낮아지면 부피가 줄어드는 현상이다.

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사례1:(풍선)풍선이 기압이 낮은 하늘로 올라가면 풍선 외부의 압력이 작아져 풍선 내부 기체의 부피가 커지고,풍선은 위로 올라갈수록 점점 크기가 커지며 터지기도 한다.
사례2:(탁구공)찌그러진 탁구공을 뜨거운 물에 넣으면 탁구공 내부의 기체 온도가 올라가 탁구공이 팽창한다.탁구공 내부 기체 온도가 올라가면 기체의 부피가 커지기 때문이다.

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풍선/탄산음료병뚜껑이 뻑뻑해지는 현상

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풍선/탄산음료병뚜껑이 뻑뻑해지는 현상

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사례 1:풍선이 하늘로 올라가면 풍선의 부피가 점점 커지다가 결국 터지게 된다. 이는 위로 올라갈수록 공기의 양이 감소하여 풍선에 가해지는 외부 압력(대기압)이 감소하기 때문에 풍선 속 기체의 부피가 점점 커지게 되는 것이다. 계속 위로 올라가게 되면 풍선 속 기체의 압력이 외부 압력보다 커지게 되어 풍선의 고무 탄성이 이 압력을 이기지 못하고 터지게 된다.

사례 2:온도가 높은 곳에 탄산음료병을 두면 병 뚜껑이 뻑뻑해지는 등 기체의 부피가 커지며, 반대로 온도가 낮은 곳에서는 기체의 부피가 줄어든다. 이는 온도가 올라가면 기체 입자의 에너지가 커져 운동이 활발해지고 입자 간의 간격이 넓어지고, 온도가 내려가면 반대로 입자의 에너지가 줄어 운동이 둔해지며 간격이 좁아지기 때문이다. 

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수압에 의해 늘어나는 폐 속 공기의 부피

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수압에 의해 늘어나는 폐 속 공기의 부피

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 11111111111111111.다이빙 시에는  수심이 깊어지면서 수압이 증가하여 다이버의 폐 속 공기 부피가 줄어든다
상승 시에는 수면으로 올라갈수록 수압이 감소하면서 폐 속 공기가 팽창한다 
안전을 위해  상승 시에는 숨을 참지 말고 지속적으로 호흡해야 한다. 숨을 참으면 폐 속 공기의 갑작스러운 팽창으로 폐포가 파열되는 '팽창성 손상'이 발생할 수 있다. 
222222222222222.냉장고에서 나온 차가운 달걀의 윗부분에는 기체가 들어있다. 냉장고에서 꺼낸 직후의 달걀은 이 기체의 온도가 매우 낮아 기체의 부피가 작아져 있다. 
끓는 물에 바로 달걀을 넣으면, 차가웠던 기체, 달걀의 흰자와 노른자가 높은 온도로 인해 빠르게 팽창한다.
이 팽창으로 인해 달걀 껍데기에 큰 압력이 가해지며 깨지게 된다. 

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사례1: (높은 산에서 내려오는 페트병) 높은 산에서 빈 페트병의 뚜껑을 닫고 산 아래로 내려오면 페트병이 찌그러지는것을 볼 수 있는데 이는 외부 압력이 증가하기 때문에 페트병 안의 공기 부피가 줄어들어 찌그러진다.

사례2: (냉장고에 있던 음료) 냉장고에 음료수병을 넣어 두었다가 시간이 지난 후 음료를 마시려고 하면 뚜껑이 안 열리는 경우가 있다. 이는 온도가 올라가면 기체의 부피가 늘어나 뚜껑을 밀어 열리지 않기 때문이다.

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헬륨풍선, 잠수부 공기방울

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헬륨풍선, 잠수부 공기방울

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1. 헬륨풍선이 하늘로 올라가면 올라갈수록 풍선 외부의 대기압은 약해진다풍선은 내부압력이 외부압력보다 커지기 위하여 계속해서 팽창하는것이다.

2. 잠수부가 물속 아래에서 공기를 내뱉으면 공기방울이 수중 위로 올라가면서 점점 압력이 낮아진다. 압력이 낮아지니 공기방울은 점점더 커지게된다.

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헬륨풍선,잠수부 공기방울

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운동화 공기주머니, 안전매트

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운동화 공기주머니, 안전매트

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사례1 - 운동화 공가주머니 : 운동화에 있는 공기주머니는 발이 땅에 닿을 때 오는 충격으로 압력을 받으면 공기 부피가 줄어들면서 충격을 흡수하고 발을 보호하는 것

사례2 안전매트 : 안전매트 내부 기체는 압력이 증가하면 부피가 줄고 압력이 감소하면 부피가 증가하는 반비례 관계라 기체를 이루는 입자들 사이의 공간이 줄어들어 부피가 감소하고 입자 사이 공간이 넓어져 부피가 증가해 보호해주는 것

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사례 2:[냄비의 뚜껑이 안열리는 이유]
냄비 내부의 낮은 압력은 뚜껑을 안으로 잡아당기는 힘을 발생시키기 때문에 안열리게 된다

사례 1: [냄비 뚜껑이 흔들리는 이유]
물을 끓일때 냄비 안에 공기가 뜨거워지면서 기체의 운동이 활발해져 냄비와 뚜껑사이를 나올때 냄비 뚜껑이 흔들린다

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사례 1: 풍선이 하늘로 올라가면 풍선의 부피가 점점 커지다가 결국 터지게 된디. 이는 위로 올라갈수록 공기의 양이 감소하여 풍선에 가해지는 외부압력 즉 대기압이 기체의 부피가 점점 커지게 되는 것이다. 게속 위로 올라가게 되면 풍선 속 기체의 압력이 외부압력보다 더 커지게 되어 풍선의 고무가 이 압력을 이기지 못하고 터지게 된다. 
사례 2: 냉장고에 빈 페트병을 넣으면 찌그러지는데 페트병 안 공기의 온도가 낮아지면 부피가 감소하기 때문이다. 

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탄산음료 캔/컵라면 뚜껑

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탄산음료 캔/컵라면 뚜껑

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사례1: 탄산음료 캔

캔 속은 압력이 높은 상태라서 부피가 작게 유지됩니다.

캔을 열면 부피가 커지면서 압력이 줄어들고, 거품이 ‘펑’ 하고 터져 나옵니다.

사례2: 컵라면 뚜껑

뜨거운 물을 붓고 뚜껑을 닫으면 안에 있는 공기가 데워져서 뚜껑이 볼록하게 올라옵니다.

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1.감자칩 봉지: 비행기 타면 고도가 올라가면서 기압이 낮아지고, 기내는 따뜻해서 부피가 확 커져서 봉지가 빵빵해짐.

2.캔커피 따뜻하게 데웠을 때: 안에 있던 기체가 팽창해서 ‘치익’ 하고 더 세게 터짐.

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사례 1 (운동화)(압력)
공기 주머니가 들어 있는 운동화는 발에 전달되는 충격을 완화시켜 준다. 왜냐하면 바닥에 발이 닿는 순간 몸의 무게로 인해 압력이 커지므로 공기 주머니의 부피가 감소하면서 충격을 줄여주기 때문이다. 

사례 2 (타이어)(온도)
여름철에는 겨울철보다 자동차 타이어에 공기를 적게 넣는다. 왜냐하면 여름철에는 온도가 높아 타이어 속 공기의 부피가 겨울철보다 커지므로 타이어가 터질 위험이 있기 때문이다.

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사례 2:풍선을 뜨거운 곳에 두었을 때

현상: 풍선을 햇볕에 두면 팽창하고, 냉동실에 넣으면 줄어든다.
원인: 온도가 올라가면 기체의 운동 속도가 빨라지고, 서로 밀어내는 힘이 커져 부피가 증가한다. 반대로 온도가 낮아지면  운동이 둔해져 부피가 감소한다.

사례 1:현상: 주사기 입구를 막고 피스톤을 누르면, 안에 있는 공기의 부피가 줄어들면서 압력이 커진다. 반대로 피스톤을 뒤로 당기면 압력이 줄어들면서 부피가 늘어난다.

원인: 압력이 증가하면 기체 분자들이 좁은 공간에 더 자주 충돌하게 되어 부피가 줄어든다.

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사례 1.잠수부가 내뿜는 공기 방울 : 깊은 물속에서 잠수부가 내뿜은 공기 방울이 수면으로 올라올수록 점점 커집니다.
-원인 : 물속 깊은 곳에서는 높은 수압 때문에 공기 방울의 부피가 작습니다. 방울이 수면으로 상승하면서 수압(외부 압력)이 낮아지기 때문에 방울 속 기체의 부피가 팽창합니다.

사례 2. 열기구 : 열기구 아래의 버너로 공기를 가열하면 기구가 하늘로 떠오릅니다.
-원인 : 버너의 불꽃이 기구 내부의 공기를 가열하면, 공기 분자들의 운동이 활발해져 부피가 팽창하고 밀도가 낮아집니다. 주변의 차가운 공기보다 가벼워진 열기구는 부력에 의해 상승하게 됩니다.

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에어 농구화,냉장고 속 음료수병

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에어 농구화,냉장고 속 음료수병

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사례 1: 에어 운동화-에어 농구화의 공기 주머니는 압력을 받을 때 부피가 줄어들고, 압력이 줄어들 때 부피가 늘어나는 방식으로 충격을 완화한다. 뛰어오르거나 착지할 때 발에 가해지는 압력이 커지면 공기 주머니 내부 공기가 압축되어 부피가 감소하고, 압력이 작아지면 공기 부피가 다시 팽창하여 발에 전달되는 충격을 줄여준다. 
사례 2:온도가 낮아지면 기체의 부피가 줄어들어 병이 찌그러지고, 반대로 온도가 높아지면 기체의 부피가 늘어나 병이 부풀어 오르거나 뚜껑을 밀어내게 된다. 이를 샤를법칙이라고 한다

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1.잠수부의 공기방울
깊은 물속에서는 수압이 높아 공기 방울이 작지만, 수면으로 올라오면서 압력이 줄어들면 공기 방울의 부피가 커집니다. 
이러한 현상은 일정한 온도에서 같은 양의 기체는 부피와 압력이 반비례한다는 보일의 법칙 때문입니다. 즉, 외부에서 가해지는 압력이 커지면 기체 분자 사이의 공간이 좁아져 부피가 줄어들고, 반대로 압력이 줄어들면 기체 분자의 팽창으로 부피가 커지게 됩니다. 
2.음료수 병뚜껑이 열리지 않는 현상: 음료수병을 냉장고에 넣어두면 온도가 낮아져 병 속 공기의 부피가 줄어듭니다. 이후 병을 따뜻한 물에 담그면 공기 부피가 다시 팽창하여 뚜껑을 밀어내기 때문에 쉽게 열립니다. 

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1. [화산 폭발]
화산 폭발은 땅속 깊은 곳에 있는 마그마에 녹아 있던 휘발성 성분(가스)이 압력 감소로 인해 부피가 급격히 팽창하면서 발생하는 현상이다. 이는 탄산음료 병을 열었을 때 거품이 솟아오르는 원리와 유사하다
2. [열기구]
열기구는 내부 공기를 데워 부피를 팽창시키고 밀도를 낮춰 주변 공기보다 가볍게 만든다. 이로써 발생하는 부력이 열기구의 무게보다 커지면, 열기구는 주변의 차갑고 무거운 공기에 의해 위로 떠오른다

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빈 페트병이 찌그러지는 현상, 잠수부의 공기 방울 

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빈 페트병이 찌그러지는 현상, 잠수부의 공기 방울 

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사례1 (빈 페트병이 찌그러지는 현상):높은 산 위에서 마개를 닫은 빈 페트병을 산 아래로 내려오면, 외부 압력이 높아져 기체의 부피가 줄어들어 페트병이 찌그러지기도 한다.

사례2 (잠수부의 공기 방울):잠수부가 깊은 바다속에서 내뿜는 공기 방울이 수면 가까이 올라갈수록 주변 압력이 낮아져 부피가 점점 커진다.

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1. 운동화: 공기 주머니가 밑에 부착 되어 있는 운동화들은 지면을 밟을 때의 충격을 완화시켜준다. 놀이공원에서 볼 수 있는 범퍼카의 완충 장치와 같은 원리로 작동한다. 공기 주머니 내부에 있는 기체 입자들이 외부 압력의 충격을 받아 부피가 감소하며 충격을 흡수하는 것이다. 

2. 과자: 더운 날에는 과자를 바깥에 내놓으면 과자봉지가 부풀어오른다. 이는 샤를의 법칙에 의해 안에 있는 공기 입자들의 운동이 활발해져 기체의 부피가 커지게 되는 것이다. 

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잠수함/찌그러진 탁구공

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잠수함/찌그러진 탁구공

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1. 압력에 따라 기체 부피가 변화하는 사례
   잠수함: 잠수함은 압력을 원리로 작동합니다.
   잠수함 안에는 공기 탱크가 있습니다. 이 공기 탱크의 부피를 압축하면 입자 사이의 거리가 좁아지며 무거워져서 가라앉습니다. 반대로 공기 탱크의 부피를 늘리면 입자 사이의 거리가 머러지면서 가벼워지고, 다시 위로 뜨게 됩니다.
2. 온도에 따라 기체 부피가 변화하는 사례 
   탁구공을 냉동실 안에 넣으면 쭈그러들게 됩니다. 왜냐하면 내부 공기의 부피가 줄어들게 되기 때문입니다. 하지만 뜨거운 물에 넣으면 공기의 부피가 다시 팽창하게 되며 찌그러진 부분이 다시 원래대로 돌아오게 됩니다. 

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기체의 부피 변화 사례

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기체의 부피 변화 사례

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1 사례 : 비행기에서 페트병이 부풀어 오르는 현상
외부 기압이 낮아지면 내부 기체의 부피가 증가한다.(보일 법칙)
2 사례 : 햇볕에 둔 풍선이 커지거나 터지는 현상
온도가 높아지면 기체 분자 운동이 활발해져 부피가 증가한다.(샤를 법칙)

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비행기 내부에 있는 빵빵한 페트병 그려줘

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1. 탄산음료를 캔으로 마실때 캔을 따게 되면 압력이 낮아지면서 부피가 커지게 된다. 그 과정에서 거품이 생기고 나오는 것이다.

2. 풍선을 추운 날씨에 밖에 들고 나가면 풍선은 온도가 낮아져서 입자 운동이 느려지고 입자가 충동하는 세기가 작아져서 풍선이 쪼그라든다. 그리고 따뜻한 곳으로 풍선을 들고 오면 온도가 올라가서 입자의 운동이 빨라지고 입자가 벽면에 충돌하는 세기가 커져서 풍선이 다시 빵빵해진다.

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사례1.높은 곳에 가면 낮아진 외부 압력 때문에 봉지 안의 공기가 팽창해 과자 봉지가 빵빵하게 부풀어 오른다.
사례2.여름에 외부 기온이 높아지면서 타이어 내부 공기가 열을 받아 팽창해 부피가 커진다.

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과자봉지/페트병의 팽창과 수축 , 찌그러진 탁구공

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과자봉지/페트병의 팽창과 수축 , 찌그러진 탁구공

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1. 과자 봉지나 페트병의 팽창/수축: 높은 산에서 과자 봉지나 빈 페트병에 있는 공기는 외부 압력이 약해져 부피가 커집니다. 반대로, 높은 산에서 내려오면 외부 압력이 강해져 과자 봉지가 찌그러지거나 페트병이 움츠러듭니다. 

2.찌그러진 탁구공을 뜨거운 물에 넣으면, 탁구공 안의 공기 온도가 높아져 분자 운동이 활발해지고 부피가 커지면서 찌그러진 부분이 펴집니다.

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사례1:캔을 따르기 전에는 이산화탄소가 액체에 녹아 있지만뚜껑을 열면 ‘펑’ 소리와 함께 기체가 팽창하며 기포가 생김
캔 안은 높은 압력으로 이산화탄소가 액체에 잘 녹아 있음 뚜껑을 열어 압력이 낮아지면 기체가 빠르게 팽창

사례2:주사기 피스톤을 뒤로 당기면 안쪽 기체 부피가 늘어나면서 압력이 낮아져 액체가 빨려 들어옴
기체 부피 증가 ,압력 감소 ,외부 압력이 상대적으로 커져 액체가 안으로 이동

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공기 스프레이,에어로졸 캔

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공기 스프레이,에어로졸 캔

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사례 1[공기 스프레이]:공기 스프레이 캔 속에는 분사될 내용물과 함께 높은 압력으로 압축된 기체가 들어 있습니다.  캔 내부에 높은 압력이 작용하여 기체가 좁은 공간에 갇혀 있으며, 이것이 기체의 부피를 작게 유지하는 요인입니다. 스프레이 노즐을 누르면 캔 내부의 압력에 대한 저항이 줄어들어, 압축되었던 기체의 부피가 순간적으로 팽창하게 됩니다. 팽창하면서 좁은 틈을 통해 외부로 강하게 분출되며, 이 과정이 우리가 분사된다고 느끼는 현상입니다. 
사례 2[에어로졸 캔]:에어로졸 캔을 가열하면 내부 기체 분자의 운동이 활발해지고, 분자 간의 거리가 멀어지면서 부피가 팽창하고 압력이 높아집니다. 반대로 캔이 차가워지면 기체 분자의 에너지가 줄어들어 움직임이 둔해지고, 분자 간 거리가 가까워지면서 부피가 줄어들고 압력이 낮아집니다. 에어로졸 캔은 내부 압력을 견딜 수 있도록 튼튼한 금속으로 만들어지지만, 지나친 온도 변화는 압력을 매우 높여 폭발의 위험이 있으므로 주의해야 합니다. 
실생활 사례

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하늘로 올라가는 풍선,찌그러진 탁구공

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하늘로 올라가는 풍선,찌그러진 탁구공

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1 . 사례1: [풍선] 풍선을 놓쳐 풍선이 하늘로 올라갈때 풍선의 부피가 증가하는 이유는 위로 갈수록 공기가 희박해져서 기압이 줄어든다.
압력이 낮아져 풍선 안쪽의 기체가 더 세게 작용하여 풍선의 부피가 커진다.
2. 사례2: 탁구공을 뜨거운 물에 넣으면 찌그러진 탁구공이 펴지는 이유는 탁구공의 온도가 높아져 기체 입자의 운동이 활발해져 탁구공 안의 기체의 부피가 증가해 찌그러진 탁구공이 펴진다.

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사례 1 여름철의 타이어 부피변화:여름철 기온이 상승하면 타이어 내부 공기가 팽창하여 공기압이 높아진다.그래서 여름철에는 타이어의 부피 증가보다, 오히려 공기압이 낮을 때 발생할 수 있는 내부 온도 상승에 더 신경 써야 한다.
사례 2 음료수 뚜껑이 열리지 않는이유:그 이유는 온도가 낮아져 병 안의 기체 부피가 줄어들고, 반대로 뚜껑을 따뜻한 물에 담그면 병 안의 기체 온도가 올라가 부피가 팽창하여 뚜껑을 밀어내기 때문이다.

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사레1: 야구공은 안에 공기가 꽉 차 있는 상태이다. 그런데 외부 기압이 높거나 낮아지면 공 내부 기체와의 압력 차로 인해 부피가 아주 미세하게 달라질 수 있다. 고산지대에서 경기를 하게되면 공이 더 잘뜨고 멀리 날라간다. 

사례2: 물이 끓을 때 발생하는 수증기가 뜨거워져 팽창하면 부피가 커지면서 압력이 생겨 냄비의 뚜껑을 들썩이게 만든다.

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감압병/따뜻한 곳에 있는 과자가 부풀어 오르는 현상

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감압병/따뜻한 곳에 있는 과자가 부풀어 오르는 현상

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1433 문지원
  
사례1: 감압병은 바다에서 일하는 사람들에게 만이 적용한다.
깊은 물에서 있을떼, 너무 빨리 올라간다면 압력 떼문에 질소가 정상적이 아닌 오만구석에 기포가 생겨서 매우 고통스럽다.

사례2: 따뜻한 곳에 있는 과자가 부풀어 오르는 이유는 봉지 안에 있는 공기가 팽창하기 떼문이다.

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사례 1[뚤어뻥]:뚤어뻥은 압력차를 이용합니다. 뚤어뻥은 고무로 되있어서 뚤어뻥이 달라 붙은 다음 때려고 하면 고무안의 공간이 커지며 수축하려는 힘이 강해져 압력차가 발생하게 되어 막혔던  변기가 뚤린다. 
사례 2[신경치료];신경치료 할 때 이 사이의 간격이 필요하여 열을 가하면서 사이의 틈을 벌린다.

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1. 잠수구가 내뿜는 공기 방울
잠수구가 수면 아래에서 공기를 내뿜는다. 그때, 압력이 낮은 바다 아래에서 점점 지면에 가까워 질 수록 압력이 낮아져 방울 크기가 커진다.
2.탁구공 펴기
탁구공은 많이 찌그러진다. 뜨거운 물에 넣으면 온도가 높아져 부피가 커져 펴진다.

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사례1: 주사기
주사기 끝을 막고 피스톤을 누르면 안의 공간, 즉 부피가 줄어들게 됩니다. 그러면 그 속에 있는 공기는 압축되어 압력이 커지고, 피스톤을 더 누르기가 힘들어집니다. 반대로 피스톤을 뒤로 당기면 부피가 커지면서 압력은 작아지게 됩니다. 이처럼 주사기를 통해 기체의 압력과 부피의 관계를 쉽게 볼 수 있습니다.
사례2: 자동차 타이어
자동차 타이어 속에는 공기가 들어 있는데, 여름처럼 날씨가 더울 때는 공기가 열을 받아 팽창하면서 부피가 커지고 타이어가 더 단단해집니다. 반대로 겨울처럼 날씨가 추워지면 공기의 온도가 낮아져 부피가 줄어들고, 타이어가 조금 납작해집니다. 그래서 계절에 따라 타이어 공기압을 조절해 주는 것이 필요합니다.

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공기 주머니가 있는 운동화, 비닐랩으로 씌운 그릇

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공기 주머니가 있는 운동화, 비닐랩으로 씌운 그릇

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공기 주머니가 있는 운동화: 높이 뛰었다가 착지하면 압력이 가해져서 공기주머니의 부피가 작아져서 공기주머니가 찌그러지고 충격을 흡수해준다.

비닐랩으로 씌운 그릇: 음식이 담긴 그릇에 비닐랩을 씌우고 냉장고에 넣으면 오목하게 들어간다. 그 사이에 기체가 들어가는데 온도가 낮은 냉장고에 그릇을 넣게 되면 부피도 작아져서 비닐랩이 오목하게 들어가게 된다. 반대로 전자레인지등 온도를 높게하면 랩이 부풀어지는 것을 볼 수 있다.

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비행기 여압 시스템 /냉장고에 있는 용기가 잘열리지 않는 이유

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비행기 여압 시스템 /냉장고에 있는 용기가 잘열리지 않는 이유

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사례1 : 일반적으로 여객기는 약 1만m터의 높은 고도에서 난다. 고도가 높을 수 록 대기압력이 낮아진다. 이런한 낮은 고도에서는 사람이 숨을 잘 쉬기 어렵기 때문에 비행기에서는 계속 지상과 비슷한 수준의 기압을 유지합니다. 참고로 외부기압과 내부기압의 차가 높기에 비행중 비행기의 문을 열기에는 불가는 합니다.

사례2: 냉자고 안에서 있더 용기는 열기 쉽지 않을때가 있습니다. 내장고는 음식을 쉬원히고 차갑게 유지하기 위해 있기때문에 온도가 낮습니다. 그러므로 용기안에 있던 공기가 차가워 지면서 부피가 줄어 용기의 뚜껑이 꽉 껴있기에 열기 어렵습니다.

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사례 1 - [과자 봉지]
높은 산에 올라가면 대기압이 낮아져 과자봉지 안에 있는 기체가 팽창한다.

사례 2 - [타이어]
자동차 타이어는 온도에 따라 변화한다. 날씨가 추운 겨울에는 타이어의 공기 압력이 낮아지고, 반대로 여름에는 온도 상승으로 압력이 올라간다.

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사례1: 라디오존데 풍선은 지상에서 출발해 높이 올라갈수록 외부 압력이 줄어 내부 기체가 팽창하며 점점 커진다. 결국한계를 버티지 못해 약 30km 상공에서 터지고, 이후 낙하산을 펴고 내려오면 이를 회수한다. 또한 이 부피의 변화를 추적해 대기층 각각의 상태를 측정하며 이를 통한 기상 상태 예측및 측정을 한다

사례2: 라디오 존데는 온도에 따라서 부피의 변화를 추적해 온도를 측정하고 이 변화의 추적을 통해서 기상 상태를 예측및 측정한다

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사례1:[풍선]하늘로 올라가는 헬륨 풍선은 높은 곳으로 올라갈수록 외부의 압력이 낮아져서 풍선의 내부 압력이 풍선의 외부 압력과 평형을 이루기 위해 내부 압력이 커지면서 기체의 부피가 커져 결국 터지게 된다.

사례2:[풍선]풍선에 열을 가하면 풍선 속 기체의 온도가 높아져 기체의 운동이 활발해지면서 부피가 늘어나게 된다.그렇게 되면 풍선의 부피가 커져 결국 터지게 된다.

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운동화 속 에어주머니/열기구

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운동화 속 에어주머니/열기구

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사례1. 운동화 밑창에 들어 있는 공기 주머니는 충격을 흡수하는 역할을 합니다. 원인은 바로 걸을 때마다 발에 가해지는 압력으로 인해 주머니 속 기체의 부피가 변하면서 충격을 완화시켜주는 것이라고 합니다. 기체가 쉽게 눌리기 때문에 순간적으로 압력이 올라갔다가 다시 부풀면서 원래 상태로 돌아오게 되는 것이라고 합니다.
사례2. 열기구가 뜰 수 있는 열기구 내부 공기를 불로 가열하면 공기의 온도가 올라가면서 부피가 팽창하고, 이 팽창한 기체의 힘으로 열기구가 상승하는 것이라고 합니다.

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타이어,더우면 팽창하면서 타이어가 터질수도있다.
페트병,위로 올라갈수록 커지다가 터진다

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콜라 터짐/풍선 부풀거나 쪼그라드름

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콜라 터짐/풍선 부풀거나 쪼그라드름

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사례 1: 압력에 따른 기체 부피 변화
탄산음료 병을 열 때, 병 안은 높은 압력 때문에 이산화탄소 기체가 액체 속에 녹아 있습니다. 하지만 뚜껑을 열어 압력이 낮아지면 기체의 부피가 커지면서 방울(기포)로 터져 나옴
사례 2: 온도에 따른 기체 부피 변화
풍선을 햇볕에 두면 내부의 공기가 가열되어 분자 운동이 활발해집니다. 이때 기체의 부피가 증가해 풍선이 더 빵빵해집니다. 반대로 추운 곳에서는 부피가 줄어들어 풍선이 쭈글쭈글해짐

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잠수병 병과 풍선의 결합체(?)

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잠수병 병과 풍선의 결합체(?)

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압력에 따른 부피 변화
스쿠버 다이빙(잠수병 위험)
수심이 깊어질수록 압력이 커져서 폐 속의 공기 부피가 커진다.
그러나 반대로 수면으로 급히 올라오면 압력이 급격히 낮아져 혈액속에 녹아있던 여러 기체들이 팽창하여 체내 기포(잠수병)가(이) 발생할수도 있다.

온도에 따른 부피 변화
병에 풍선을 씌우고 이 병을 뜨거운 물에 넣으면 풍선이 커지고 찬물에 넣으면 풍선의 부피가 줄어든다

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사례1) 찌그러진 탁구공을 뜨거운 물에 넣으면 터진다.
사례2) 깊은 물속에 오래 있으면 높은 수압 때문에 공기통 속의 질소 기체가 혈액이나 조직에 녹아들어간다. 그러나 너무 빨리 수면으로 올라와서 압력이 갑자기 낮아지면, 몸속에 녹아있던 질소 기체가 기포로 부풀어 오르면서 혈관을 막거나 신경을 눌러서 통증, 마비, 심하면 사망에 이르게 하는 병이다.

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사례 1: 땅에서 산 과자봉지를 가지고 비행기를 타고 날아갈때, 공기의 압력이 작아져 과자봉지 내부의 공기의 압력이 작아져 부피가 늘어나게 되서 과자봉지가 부풀어 오른다.

사례 2: 뜨거운 여름철 과자봉지를 밖에 내두면 과자봉지 내부의 공기의 온도가 높아져 입자의 운동이 활발해져 공기의 부피가 늘어난다. 이 때문에 과자봉지가 부풀어 오른다.

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풍선(기체의 부피 변화가 일어나는 사례)

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풍선(기체의 부피 변화가 일어나는 사례)

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사례 1. 풍선이 하늘로 올라가면 풍선의 부피가 점점 커지다가 결국 터지게 된다. 이는 위로 올라갈수록 공기의 양이 감소하여 풍선에 가해지는 외부 압력이 감소하기 때문에 풍선 속 기체의 부피가 점점 커지게 되는 것이다. 계속 위로 올라가게 되면 풍선 속 기체의 압력이 외부 압력보다 커지게 되어 풍선의 고무 탄성이 이 압력을 이기지 못하고 터지게 된다.

사례 2. 액체 질소 속데 풍선을 넣으면 풍선의 크기가 작아지면서 쭈그러든다. 이는 풍선 속 공기의 온도가 낮아져 공기의 부피가 감소하기 때문이다.

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닫혀 있는 캔, 찌그러진 탁구공

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닫혀 있는 캔, 찌그러진 탁구공

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1) 닫혀 있는 캔을 뜨거운 물에 넣으면 기체의 온도가 높아지면 기체를 이루고 있는 알갱이들이 에너지를 얻어 움직임이 빨라지게 되고 알갱이들이 차지하는 공간이 많아지게 된다.

[출처] 온도에 의해 변하는 기체의 부피 교육부

2) 찌그러진 탁구공을 가열하면 탁구공 안에 들어 있던 공기의 부피가 열에 의해 증가하여 탁구공의 찌그러진 부분을 밖으로 밀어 내기 때문에 탁구공이 펴진다.

[출처] 온도에 의해 변하는 기체의 부피 작성자

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빵빵해지는 과자봉지, 찌그러진 페트병

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빵빵해지는 과자봉지, 찌그러진 페트병

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1. [산에 올라가면 과자봉지가 빵빵해진다]
ㄴ 산에 올라가면 외부압력이 약해져서 봉지 속 기체의 부피도 커지고, 봉지도 빵빵해진다. 이것은 비행기 등 산뿐만 아니라 높은 곳에서도 일어난다.
2. [냉장고에 넣은 페트병이 찌그러진다]
ㄴ 냉장고에 페트병을 넣으면 냉장고 안의 낮은 온도로 인해 페트병 속 기체의 부피가 직아져 페트병이 찌그러진다. 

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사례 1: 풍선을 하늘로 보내면, 풍선이 올라갈수록 주변의 대기압이 낮아진다. 지상에서는 공기가 많이 눌러주기 때문에 풍선 속 공기의 부피가 비교적 작게 유지되지만, 고도가 올라갈수록 바깥에서 눌러주는 힘이 약해진다. 그러면 풍선 안의 공기는 상대적으로 자유롭게 팽창하게 되고, 풍선의 부피는 점점 커진다. 따라서, 풍선의 크기는 하늘 높이 올라갈수록 점점 커지다가 커진다.
사례 2: 찌그러진 탁구공을 뜨거운 물에 넣으면 다시 동그랗게 부풀어 오른다. 그 이유는 탁구공 속에 있던 공기가 열을 받아 팽창하면서 공을 밀어주기 때문이다. 이 원리는 온도가 높아지면 기체 부피가 커지는 것이다. 

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사례1: 잠수병이란, 잠수를 하게 되면 수압으로 인해 질소 기체가 몸안으로 녹아들게 되는 것 이다. 정상적으로 천천히 수면으로 올라온다면 질소는 다시 몸 밖으로 빠져나가지만, 빠른 속도로 수면으로 올라온다면 질소 기체가 몸 밖으로 나가지 못하고 기포를 만들어 고통을 느끼게 한다.

사례2: 주사기의 끝을 막고 피스톤을 누르면 부피가 줄어들면서 내부 압력이 커지고 더는 피스톤을 누를 수 없게 된다.

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깊은 바닷속에서 높은 압력에 의해 혈액 속에 질소가 많이 녹아든다. 잠수부가 갑자기 수면으로 올라오면 압력이 급격히 줄어들면서 질소가 기포로 변해 부피가 팽창한다. 이로 인해 혈관이나 조직이 막히면서 통증과 손상이 발생한다.

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1. 높은 곳에서 풍선이 터지는 현상: 높은 곳에서 풍선이 터지는 이유는 외부 압력의 감소로 인해 풍선 내부의 기체 팽창이 억제되지 못하기 때문이다. 즉, 내부 압력이 터져서 풍선이 터진다.

2. 뜨거운 햇볕 아래에서 부풀어 오르는 과자봉지: 뜨거운 햇볕이 과자 봉지를 과열하면 과자 봉지의 온도가 높아지는데 온도가 높아지면 질소 가스 분자의 운동이 활발해지고 입자 간의 거리가 멀어져서 기체의 부피가 팽창해서 늘어나서 과자 봉지의 부피가 커진다.

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타이어:여름철 타이어 온도가 올라가면 내부 공기가 팽창해 압력이 커집니다.
탁구공:탁구공 샤를 법칙은 일정한 압력에서 기체의 부피는 온도가 올라가면 팽창하고, 온도가 내려가면 수축한다는 샤를의 법칙을 이용한 대표적인 예시입니다. 찌그러진 탁구공을 뜨거운 물에 넣으면 탁구공 내부의 공기 온도가 올라가 활발하게 움직여 부피가 커지면서 찌그러진 부분이 펴지는 원리입니다

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과자봉지/찌그러진 탁구공

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과자봉지/찌그러진 탁구공

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사례1: 비행기에서 과자봉지가 매우 부푼다. 비행기가 위로 올라가면 압력이 낮아져서 과자봉지 안쪽 부피가 커져 엄청 커진다
사례2: 찌그러진 탁구공을 뜨거운 물에 넣으면 펴진다. 뜨거운 물 때문에 탁구공 내부의 부피가 커져 펴진다

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빵이 되는 원리& 팝콘이 되는 원리

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빵이 되는 원리& 팝콘이 되는 원리

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사례1) 반죽 속 효소가 이산화탄소를 생성하여 부풀어 오르고 오븐의 고온에서 아미노산과 당이 마이야르 반응을 일으키면서  겉이 노릇하게 변하여 맛과 향이 더해지는 원리로 구워집니다

사례2) 옥수수 알맹이 내부의 수분이 가열되어서  수증기로 변하고,수증기가 옥수수 껍질의 단단한 섬유소 안에서 높은 압력을 형성하여 옥수수 껍질이 특정 온도(약 180°C) 이상에서 파열되면서 내부의 팽창된 녹말과 단백질이 굳어지면서 뻥 하고 터지는 원리입니다

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높은 곳에서 귀가 먹먹해지는 현상/냉장고 음료수병 뚜껑이 잘 안열리는 현상

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높은 곳에서 귀가 먹먹해지는 현상/냉장고 음료수병 뚜껑이 잘 안열리는 현상

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귀가 먹먹-외부 대기압이 급격하게 바뀌면서 이관이 열리고 작용이 원활하지 않아서 귀가 잘들리지 않는 현상이 발생한다.

음료수 뚜껑-냉장고에 넣어둔 음료수병의 뚜껑이 잘 열리지 않을 때 병을 따뜻한 물에 담그면 병 안의 기체 부피가 팽창하여 뚜껑을 밀어내면서 더 쉽게 열리게 된다.

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비행기에서의 과자봉지 부피변화&냉장고 음료수 병뚜껑

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비행기에서의 과자봉지 부피변화&냉장고 음료수 병뚜껑

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1.비행기가 높은 고도로 올라갔을때 기압이 낮아져 과자봉지 안의 기체가 팽창하며 과자봉지가 부풀어오른다.

2.냉장고에서 꺼낸 음료수 병을 뜨거운 물에 담그면 병뚜껑 내부의 기체의 부피가 증가하여 뚜껑이 더 잘 열린다