SCIENCE 3D | 분자가 두드리는 힘 (기체의 압력)

무슨 일이 일어났나

기체 분자는 쉬지 않고 날아다니다가 벽에 부딪히며 벽을 조금씩 밀어냅니다 — NASA 는 분자가 벽에 운동량을 주어 잴 수 있는 힘이 생기고, 그 힘을 넓이로 나눈 것이 압력이라고 설명합니다.

시뮬레이터는 분자를 단단한 원판으로 둔 2 차원 모형입니다: 벽이 받은 충격량을 시간과 벽 길이로 나눠 압력을 «재고», 이론값 N·kT ÷ A 와 견줍니다.

분자 200 개 · kT 1 J · 넓이 1 m² 에서 20 초 동안 잰 평균 압력은 202 N/m 로 이론값 200 N/m 와 1 % 안에서 맞습니다.

분자 수를 두 배(410 N/m), 온도 kT 를 두 배(403 N/m), 넓이를 절반(409 N/m)으로 해도 압력이 두 배쯤 됩니다 — 분자가 더 자주, 더 세게 부딪히기 때문입니다.

NOAA 에 따르면 바닷가 표준 기압은 1013.25 hPa(101,325 Pa)이고, 높이 올라갈수록 공기 분자가 적어 기압이 낮아집니다.

💡 생활 속 예시

자전거 타이어에 바람을 더 넣으면 단단해지는 것은 공기 분자가 많아져 안쪽 벽을 더 자주 치기 때문입니다.
높은 산에 올라가면 과자 봉지가 빵빵하게 부푸는 것은 바깥 기압이 낮아 봉지를 덜 누르기 때문입니다.

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멈춰 있는 공기는 아무것도 누르지 않는다.
NOAA 에 따르면 대기의 분자는 늘 여러 방향으로 제멋대로 움직이며 면에 부딪혀, 그 힘이 우리가 보는 압력이 됩니다. 바람이 없어도 공기는 모든 방향으로 누릅니다. 출처

누가 왜 찾았나

1738 년 다니엘 베르누이(Daniel Bernoulli)는 고향 바젤에서 『유체 역학』(Hydrodynamica)을 냈고, APS 에 따르면 이 책은 기체 운동론의 바탕을 놓아 그 생각으로 보일 법칙을 밝혀 보였습니다. 오늘 NASA 가 설명하는 «분자가 벽에 운동량을 주어 힘이 생긴다» 는 그림이 바로 이 기체 운동론입니다.

확인된 값

기체 분자가 벽에 부딪히며 운동량을 주어 잴 수 있는 힘이 생긴다 (NASA): 벽에 주는 힘 출처
공기 분자가 면에 부딪혀 주는 힘을 우리는 압력으로 본다 (NOAA): 부딪힘 → 압력 출처
대기의 원자 · 분자는 늘 제멋대로 여러 방향으로 움직인다: 무작위 방향 출처
데워진 분자는 더 빨리 움직여 벽을 더 세게 친다: 더 세게 출처
표준 대기압 (1013.25 hPa — NOAA 와 같은 값): 101325 Pa 출처
힘 ÷ 넓이 = 압력 (NASA): P = F ÷ A 출처
분자는 분자 사이 거리에 비해 아주 작다고 둔다 (NASA 기체 운동론): 아주 작음 출처
바닷가 표준 기압 1013.25 hPa (NOAA): 101325 Pa 출처
높이 올라갈수록 기압이 낮아진다 (NOAA): 높을수록 ↓ 출처
베르누이 『유체 역학』(Hydrodynamica) 이 나온 해 (APS): 1738 출처
베르누이가 기체 운동론의 바탕을 놓음 (APS): 기체 운동론 출처

교육과정에서는

한국 2022 · 과학(중학교) · 기체의 성질 [9과06-01]
일본 · 高等学校物理 (1) 様々な運動

출처

https://www1.grc.nasa.gov/beginners-guide-to-aeronautics/kinetic-theory-of-gasses/(확인 2026-11-12)
https://www.noaa.gov/jetstream/atmosphere/air-pressure(확인 2026-11-12)
https://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?stdatm(확인 2026-11-12)
https://www.aps.org/apsnews/2020/01/birth-daniel-bernoulli-1700(확인 2026-11-12)

분자가 두드리는 힘 (기체의 압력)