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매일 매순간마다,
여러분들은 특별한 생각없이 숨을 쉼니다.
여러분의 몸은 태어나서 죽을 때까지 스스로 호흡을 하게 됩니다.
산소를 폐로 끌어들이기 위해서 근육이 수축되고,
들어온 산소는 혈류를 따라서 몸안의 세포들에게 전달됩니다.
이런 산소와 같은 기체들은 특이합니다.
눈으로 볼 수 없지만, 느낄 수 있기 때문에 존재한다는 것을 알고 있습니다.
바람이라는 것은 수천억대의 기체 분자가 우리 몸에 부딪히면서 우리가 느끼게 되는 것이죠.
그러면 기분이 좋아지죠?
과학은 관찰을 기반으로 합니다.
불행히도, 우리 눈으로는 기체를 관찰 할 수 없습니다 -- 너무 작기 때문이죠.
그래서 다른 감각을 통해서 관찰하고 결론을 만들어야 합니다.
관찰한 것들이 쌓이면, 모형을 만들게 됩니다.
이런 종류의 모형은 아닙니다.
모형은 과학자들이 물리적인 현상의 성질을 기술하는 방법입니다.
첫번째로, 기체는 항상 직선으로 움직입니다.
하지만 중력이 항상 물체를 끌어 당기기 때문에 이런 현상을 시연해 볼 방법이 없습니다.
그래서 총에서 발사된 총알이 일정한 속도록 완벽하게 직선으로 날아간다고 상상해보죠.
기체 분자처럼 움직이게 되는 겁니다.
두번째로, 기체는 너무 작습니다, 그래서 부피가 없습니다.
분자들이 모이면 풍선은 부불어 터지고 그러면 부피가 변화하는 것을 볼 수 있습니다.
하지만 단일 기체의 부피는 다른 형태로는 비교가 안됩니다.
이처럼 물질의 아주 작은 양은 계산하지 않고 간단히 0으로 생각합니다.
세번째로, 기체 분자가 충돌하면 -- 기억해 두세요 가정들이 있습니다 --
그 분자의 에너지는 일정하게 유지됩니다.
이런 현상을 시연해보는 쉬운 방법은 축구공위에 테니스공을 얹어서 떨어뜨려보는거죠.
축구공이 더 크기 때문에, 더 많은 잠재 에너지를 가지고 있습니다,
그리고 더 큰 공에서 나오는 에너지는 작은 테니스 공에 전달되고,
전달된 에너지 때문에 작은 공은 튀어 날아가게 됩니다.
하지만 전체 에너지의 크기는 동일하게 유지됩니다.
기체도 같은 원리로 움직입니다.
기체들이 충돌하면, 더 작은 입자의 속도는 증가하고, 더 큰 입자들의 속도는 느려지게 됩니다.
그리고 전체 에너지는 일정하게 됩니다.
네번째, 기체는 다른 입자들을 끌어들이거나, 서로 부딪치는 것을 좋아하지 않습니다.
하지만 세번째 규칙을 기억해보면, 실제로는 기체 입자들은 충돌합니다.
마지막으로, 기체는 온도에 비례해서 에너지를 가지게 됩니다.
온도가 높을수록, 더 많은 에너지를 갖게 됩니다.
재미있는 것은 같은 온도에서 모든 기체는 같은 에너지를 가지게 됩니다.
기체가 어떤 종류이든 상관없습니다, 단지 온도만 영향을 줍니다.
관찰을 통해서 알게된 기체 입자가 움직이는 방법에 대한 모형을 기억하세요,
기체는 항상 직선으로 움직입니다.
기체 입자는 너무 작아서 그것 자체로는 측정이 안됩니다,
그리고 서로 상호 작용하지도 않습니다.
하지만 다른 기체와 충돌하게 되면, 에너지는 다른 입자로 전달되고,
전체 에너지는 변하지 않게됩니다.
온도가 가장 많은 영향을 줍니다,
사실 같은 온도에서 모든 기체는 평균적으로 같은 에너지량을 가지게됩니다.
휴~ 숨 좀 고르고 해야겠네요.