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기체분자 운동론 1)
james (211.♡.20.147)
11-08-17 00:00
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기체분자 운동론 1)
다이빙에서 우리가 염려하는 압력의 영향은 기체와 관련되어 있으며, 우리가 상승하고 하강할 때 압력의 변화를 경험하는데 우리 신체 공기 공간에 있는 기체와 장비 안에 있는 기체는 부상을 피하고 부력을 통제할 수 있도록 조절되고, 압력은 우리 신체가 어떻게 기체를 흡수하는가에 영향을 주기 때문에 다이브 테이블(구입문의: 스쿠바몰) 또는 다이브 컴퓨터 한계 내에 머물 수 있도록 계획을 세워야만 합니다.
열은 기체의 압력에 영향을 주어 따뜻한 실린더 안이 차가운 실린더보다 더 많은 압력을 보이게 되고, 기체와 압력의 이해는 기체분자 운동론(kinetic gas theory)으로 시작하며, 운동에너지는 역학에너지가 움직임으로 생기는 것으로 기체들은 그들 분자의 움직임 대로 행동하게 됩니다. 다이빙에서 적용되는 기체 법칙은 모든 기체에 동등하게 작용하며, 기체분자 운동론은 공기를 사용할 때와 엔리치드 에어(EANx)를 사용할 때, 비록 산소와 질소 배합이 다르다 해도 같은 공기 소모량 계산 공식을 이용할 수 있으며, 분자 크기에서 가스 분자들은 고체나 액체에서보다 서로 거리를 두고 비교적 멀리 떨어져 있으나 그들은 지속적으로 움직이며 서로를 서로 다른 물질에 부딪히고, 1바/atm의 기압의 실온에 기체들이 상자 안에 담겨 있다고 가정할 때 초당 2,000,000,000,000,000,000,000,000 분자들이 6㎠상자의 면적에 부딪치며, 기체 압력은 이 분자들의 축적된 영향에서 더 나아가 기체 운동 에너지는 분자가 움직이는 속도와 각 개별 분자의 질량에 관계가 있고, 분자가 더 빨리 움직일수록 더 크고 많은 압력이 가해집니다.
온도는 분자 움직임의 측정도를 말하며, 온도가 높다는 것은 분자의 움직임이 빠르고 더욱 자주 상자의 옆쪽에 부딪히고, 따라서 더 많은 압력이 가해지는 것을 의미합니다. 흥미로운 것은 주어진 열의 양에서 무거운 기체 분자들은 가벼운 기체 분자들과 동등한 압력을 가한다는 것으로, 무거운 분자들은 상자에 느린 속도로 부딪히고 가벼운 질량 때문에 고속으로 움직이는 가벼운 분자들과 같은 힘(압력)을 가하게 되며, 가벼운 분자들 역시 같은 압력을 가하게 되는데 이는 빠른 속도 때문에 가능하여, 온도는 다를지라도 열 에너지는 같으며, 예를 들어 헬륨과 같은 가벼운 기체에 열이 가해지면 이 분자들은 산소처럼 이보다 무거운 기체의 같은 양에 열이 가해졌을 때보다 훨씬 더 빠른 속도로 움직이게 되고, 그럼에도 불구하고 압력의 증가는 같게 되며, 더 무거운 산소는 가벼운 기체처럼 빨리 움직일 수 없으나 그 무거운 분자 질량을 통해 헬륨과 같은 압력 증가를 가하게 됩니다.
테니스 공과 야구공을 벽에 세게 던진다고 가정해서 이 두 개의 공을 같은 힘으로 던진다면 가벼운 테니스공은 더 빠르게 움직일 것이며, 그러나 더 무거운 야구공 역시 같은 에너지를 운반하기 때문에 두 개의 공 모두 같은 힘으로 벽을 치게 되고, 따라서 이 공에 적용된 같은 에너지가 두 개의 공이 다른 속도로 이동한다 하더라도 같은 힘(압력)을 전달하게 되는 것입니다.
참고문헌: Instructor Manual(PADI)
The Encyclopedia of Recreational Diving(PADI)
Diving Knowledge Workbook(PADI)
Divemaster Manual(PADI)
스쿠바몰(그린피스) 코스디렉터 강 정훈
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