안녕하세요.
밀폐된 용기 안에서 기체의 온도를 높였을 때 압력이 증가하는 이유는 이상기체 법칙으로 설명 가능하며 기체 분자들의 운동과 벽과의 충돌 방식이 변화하기 때문입니다.
기체는 수많은 분자들이 빠르게 움직이며 용기 내부를 돌아다니는 상태인데요, 이 분자들은 끊임없이 용기 벽에 부딪히는데, 이 충돌이 압력 형성의 근본적인 원인입니다. 즉, 압력은 분자들이 벽을 얼마나 자주 강하게 때리는가에 의해 결정됩니다.
이때 온도를 높이면 먼저 분자들의 평균 운동 에너지가 증가하는데요, 이는 물리적으로 분자들이 더 빠른 속도로 움직이게 된다는 뜻입니다. 속도가 빨라지면 분자들이 벽에 부딪히는 횟수가 증가하고, 더 빠르게 움직이기 때문에 같은 시간 동안 벽에 도달하는 빈도가 높아집니다. 또한 충돌 한 번당 전달되는 힘이 커지는데요 분자가 더 빠르게 움직일수록 벽에 부딪힐 때 운동량 변화가 커지기 때문에, 벽에 가해지는 힘도 증가합니다. 이처럼 충돌 빈도의 증가와 충돌 강도의 증가로 아해가 단위 면적당 힘인 압력이 커지게 됩니다. 특히 말씀해주신 상황이 밀폐된 용기이다보니 부피가 일정하게 유지되기 때문에 분자들이 더 넓게 퍼져 압력을 완화할 수 없고, 증가한 운동 에너지가 그대로 벽과의 충돌로 이어지면서 압력 상승으로 나타나는 것입니다. 감사합니다.