중1 과학 기체 법칙 종합 문제 예상문제

🎯 정답: 3번

📚 쉽고 명쾌한 풀이
1️⃣ 기체의 압력은 기체 입자가 용기 벽에 충돌하면서 생기는 힘 때문에 나타나요.
2️⃣ 온도가 높아지면 기체 입자의 운동 에너지가 커져서 더 빠르고 활발하게 움직여요.
3️⃣ 그 결과 입자가 벽에 부딪히는 횟수와 충돌하는 힘이 모두 늘어나면서 압력이 커지는 거예요.

❌ 오답 노트
① 밀폐된 용기이므로 입자의 개수는 그대로 유지돼요.
② 온도가 변해도 입자 하나의 크기(부피)는 변하지 않아요.
④ 온도가 높아지면 오히려 입자의 인력을 이겨내고 더 자유롭게 움직이려는 경향이 커져요.
⑤ 밀폐된 용기는 부피가 고정되어 있어서 저절로 늘어나지 않아요.

💡 핵심 개념 정리
온도가 높아지면 기체 입자의 운동이 활발해져 충돌 횟수와 충돌 세기가 늘어나므로 압력이 증가한다.

🌟 실생활 속 과학
여름철 뜨거운 차 안에 놓아둔 캔 음료가 팽창해 위험한 것도, 온도가 높아지면서 캔 속 기체의 압력이 커지기 때문이에요!

🎯 정답: 2번

📚 쉽고 명쾌한 풀이
1️⃣ 압력은 '단위 면적'에 수직으로 작용하는 힘의 크기를 말해요. 식으로 쓰면 압력(P) = 힘(F) ÷ 면적(A) 이에요.
2️⃣ 압력의 단위는 Pa(파스칼)이나 N/m²을 사용해요.
3️⃣ 같은 힘이라도 면적이 넓어지면 그 면적에 나누어지는 힘이 작아지므로 압력은 오히려 작아진답니다.

❌ 오답 노트
① 압력은 '부피'가 아니라 '면적'에 작용하는 힘이에요.
③ m/s는 속력의 단위이지 압력의 단위가 아니에요.
④ 면적이 넓을수록 압력은 작아집니다 (반비례 관계).
⑤ 압력은 힘의 크기와 면적에 따라 달라지는 값이에요.

💡 핵심 개념 정리
압력(Pa) = 힘(N) ÷ 면적(m²). 같은 힘이면 면적이 좁을수록 압력이 커진다.

🌟 실생활 속 과학
뾰족한 압정이 옷핀보다 쉽게 박히는 까닭도 압정의 끝이 면적이 매우 좁아 큰 압력을 만들어내기 때문이에요!

🎯 정답: 1번

📚 쉽고 명쾌한 풀이
1️⃣ (가)는 '온도가 일정'한 상태에서 압력과 부피가 반비례로 변했어요(1×8=8이 아니라 2×4=8, 즉 P×V=8로 일정). 온도가 일정할 때 압력과 부피의 반비례 관계는 보일의 법칙이에요.
2️⃣ (나)는 '압력이 일정'한 상태에서 온도와 부피가 함께 늘어났어요(3/300=5/500=0.01로 일정). 압력이 일정할 때 온도와 부피의 비례 관계는 샤를의 법칙이에요.
3️⃣ 따라서 (가)는 보일의 법칙, (나)는 샤를의 법칙이 적용된 상황이에요.

❌ 오답 노트
②④ 두 법칙의 이름과 적용 조건(무엇이 일정한지)을 서로 바꿔 생각한 경우예요.
③ (나)는 온도가 변하는 상황이므로 보일의 법칙(온도 일정)이 아니에요.
⑤ (가), (나) 모두 각각 보일의 법칙과 샤를의 법칙이 명확하게 적용된 사례예요.

💡 핵심 개념 정리
온도가 일정할 때 압력과 부피의 반비례 관계는 보일의 법칙, 압력이 일정할 때 온도와 부피의 비례 관계는 샤를의 법칙이다.

🌟 실생활 속 과학
공학자들은 실험 조건에서 무엇을 일정하게 유지했는지 먼저 파악한 뒤, 알맞은 기체 법칙을 골라 계산에 활용한답니다!

🎯 정답: 2번

📚 쉽고 명쾌한 풀이
1️⃣ 산 정상으로 올라갈수록 공기가 희박해져서 대기압이 낮아져요.
2️⃣ 과자 봉지 속 기체는 평지에서 봉지 안팎의 압력이 비슷하게 맞춰져 있었는데, 산 위에서는 봉지 바깥의 압력(대기압)만 낮아져요.
3️⃣ 온도는 크게 변하지 않는다고 볼 때, 보일의 법칙(PV=일정)에 따라 바깥 압력이 낮아지면 봉지 속 기체의 부피는 커지려고 하므로 봉지가 팽팽하게 부풀어요.

❌ 오답 노트
① 산 위는 오히려 평지보다 기온이 낮은 경우가 많고, 이 현상의 주된 원인은 기온이 아니라 압력 변화예요.
③ 봉지는 밀봉되어 있어서 기체 입자의 개수는 변하지 않아요.
④ 기체가 액체로 변한 것이 아니라 기체 상태 그대로 부피만 변한 거예요.
⑤ 봉지 재질의 두께 변화는 이 현상과 관계가 없어요.

💡 핵심 개념 정리
고도가 높아질수록 대기압이 낮아지므로, 보일의 법칙에 따라 밀폐된 기체의 부피는 커진다.

🌟 실생활 속 과학
비행기를 타고 이륙할 때 귀가 먹먹해지는 것도 기내 압력 변화로 우리 몸속 공기의 부피가 변하기 때문이랍니다!

🎯 정답: 1번

📚 쉽고 명쾌한 풀이
1️⃣ 고도가 높아질수록 공기가 희박해지므로 대기압은 점점 낮아져요.
2️⃣ 열기구 내부의 압력이 외부 대기압과 거의 같게 유지된다고 했으므로, 내부 압력도 함께 낮아지는 셈이에요.
3️⃣ 보일의 법칙(PV=일정)에 따르면 압력이 낮아질 때 부피는 커지려는 경향을 보이므로, 상승하는 동안 열기구 속 공기는 더욱 팽창하려는 경향을 갖게 돼요.

❌ 오답 노트
② 고도가 높아질수록 외부 기압은 오히려 낮아져요. 반대로 알면 안 돼요.
③ 열기구는 계속 가열되고 고도도 변하므로 온도와 압력이 변하지 않는다는 설명은 옳지 않아요.
④ 열기구는 밀폐된 용기가 아니지만, 일반적으로 짧은 시간 동안 공기 입자 수가 급격히 줄어든다고 보기는 어려워요. 부피 변화의 주된 원인은 압력 변화예요.
⑤ 열기구의 상승 원리는 기체의 압력·부피·밀도 변화와 밀접하게 관련되어 있어요.

💡 핵심 개념 정리
고도가 높아질수록 대기압이 낮아지므로, 보일의 법칙에 따라 기체는 더욱 팽창하려는 경향을 보인다.

🌟 실생활 속 과학
열기구 조종사들은 이런 원리를 이용해 버너로 공기를 가열해 부피(밀도)를 조절하면서 고도를 조종해요!

🎯 정답: 2번

📚 쉽고 명쾌한 풀이
1️⃣ 타이어는 튼튼한 고무로 되어 있어서 부피가 거의 일정하게 유지돼요.
2️⃣ 부피가 일정한 상태에서 여름철 기온이 높아지면, 타이어 속 기체 입자의 운동이 활발해져요.
3️⃣ 입자가 타이어 벽에 부딪히는 횟수와 힘이 늘어나면서 압력이 높아지는 거예요. (보일의 법칙·샤를의 법칙과 함께 배우는 '부피 일정 시 온도와 압력의 관계'예요.)

❌ 오답 노트
① 타이어는 밀폐되어 있어서 공기의 양(입자 수)이 저절로 늘어나지 않아요.
③ 대기압의 계절별 변화는 이 현상의 주된 원인이 아니에요.
④ 고무의 두께 변화는 이 문제의 핵심 원인이 아니에요.
⑤ 기온과 압력은 밀접한 관계가 있어요. 부피가 일정할 때 온도가 높아지면 압력도 높아져요.

💡 핵심 개념 정리
부피가 일정할 때 기체의 온도가 높아지면 입자 운동이 활발해져 압력이 증가한다.

🌟 실생활 속 과학
그래서 자동차 정비소에서는 여름철과 겨울철에 타이어 공기압을 다르게 점검하도록 권장한답니다!

🎯 정답: 3번

📚 쉽고 명쾌한 풀이
1️⃣ 압력, 부피, 온도가 모두 변하는 경우에는 통합 기체 법칙 P₁V₁/T₁ = P₂V₂/T₂ 를 이용해요.
2️⃣ P₁=1기압, V₁=6L, T₁=300K, P₂=2기압, T₂=400K를 대입하면: (1×6)/300 = (2×V₂)/400
3️⃣ 좌변을 계산하면 6/300 = 0.02 이고, 0.02 = 2V₂/400 이므로 2V₂ = 8, V₂ = 4L 가 됩니다.

❌ 오답 노트
① 2L, ② 3L: 비례식을 세우는 과정에서 계산 실수가 있었을 때 나올 수 있는 값이에요.
④ 5L, ⑤ 6L: 압력이 커지면 부피가 줄어드는 효과를 반영하지 않고 온도 효과만 고려한 경우예요.

💡 핵심 개념 정리
압력, 부피, 온도가 모두 변할 때는 P₁V₁/T₁ = P₂V₂/T₂(통합 기체 법칙)을 이용해 최종 부피를 구할 수 있다.

🌟 실생활 속 과학
잠수함이나 우주선처럼 압력과 온도가 동시에 변하는 환경을 설계할 때, 엔지니어들은 이런 통합 기체 법칙을 이용해 내부 기체의 부피 변화를 정확히 계산해요!