유리병 안으로 풍선이 불어지는 원리는 무엇인가요?

Question

유리병에 물을 소량 넣고 데운 후 병 입구에 풍선을 씌우면 저절로 풍선이 유리병 안으로 들어가더니 퐁선이 점점 커지더라구요.

온도가 높았다가 낮아지면서 풍선이 커지던데 이건 어떤 원리인지 궁금합니다.

탈퇴한 사용자 · Accepted Answer

안녕하세요. 김경욱 과학전문가입니다.유리병 안으로 풍선이 불어지는 원리는 기체의 압력과 관련이 있습니다. 유리병 안에 풍선을 넣고 입으로 기체를 불어 넣으면, 풍선 안에 있는 공기 분자 수가 증가하게 됩니다. 이 과정에서 풍선 안의 기체 분자들이 서로 밀어내고, 이 때 풍선 벽면과 공기 분자 사이에 압력차가 발생합니다.압력은 힘과 면적의 곱으로 정의됩니다. 풍선 벽면과 공기 분자 사이의 면적은 고정되어 있기 때문에, 풍선 안의 기체 분자 수가 증가하면 압력이 증가하게 됩니다. 이렇게 증가한 압력으로 인해 유리병 벽면에 작용하는 압력도 증가하게 되고, 그 결과로 유리병 벽면이 풍선으로부터 미세하게 들어가게 됩니다. 이러한 작용이 지속되면 유리병 벽면이 축소되면서, 풍선 안의 기체 분자 수와 유리병 벽면의 압력이 균형을 이루게 됩니다. 이렇게 유리병 안으로 풍선이 불어들어가는 현상이 일어나는 것입니다.

하얀도화지113 · Answer

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.유리병 안으로 풍선이 불어지는 현상은 보이드 법칙 혹은 보이드-강다리 압축률 법칙이라고도 합니다. 이 법칙은 고체와 액체, 기체 사이에서 압축률이 다른 물질이 있을 때 발생하는 현상으로, 압축률이 작은 물질이 압축률이 큰 물질에 의해 밀려서 작은 공간으로 들어가면 체적은 일정하지만 밀도가 증가하여 압력이 증가하고, 이로 인해 더이상 밀어넣을 수 없을 때까지 압축되어 더이상 들어가지지 않는 것입니다.따라서 풍선 안의 공기를 유리병으로 끼워넣으면, 유리의 밀도가 공기의 밀도보다 높기 때문에 유리병 안의 공간이 작아지고 압력이 증가하게 됩니다. 이러한 압력 차이로 인해 풍선 안의 공기가 유리병 안으로 끌어들어가게 되는 것입니다.

느긋한칼새269 · Answer

안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다. 열에 의해 병안의 공기가 팽창하면서 내부 공기 밀도가 낮아졌고, 식으면서 공기가 수축하여 병 내부로 공기가 밀려들어간 것입니다. 샤를의 법칙을 이용한 시험으로 보입니다.

길례씨 · Answer

안녕하세요. 과학전문가입니다.포화수증기량은 온도에 비례합니다. 즉 온도가 올라가면 공기중에 수증기량도 증가하는데 이때 풍선을 입구에 씌여 놓고 온도가 내려기기를 가다리면 다시 수증기를 물방울이 되면서 유리병 압력이 낮아지게 됩니다.낮아진 압력 만큼 풍선이 유리병에 딸려 들어가게 됩니다.도움이 되셨다면 추천 좋아요 부탁드립니다.^^

고운푸들16 · Answer

안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.따뜻해진 병 속의 공기와 수증기가 팽창하며 풍선을 부풀리게 되는 것입니다.그리고 온도가 낮아지게 되면 수증기는 응결하여 물이되고 공기 역시 수축면서 풍선은 다시 작아지게 됩니다.아마 질문의 말씀처럼 온도가 낮아지는데도 계속 커지지는 않았을 듯 합니다.