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▶ 공기 옮겨보기 |
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자전거 타이어나 축구공에 바람이 빠지면 펌프를 사용하여 공기를 넣습니다. 공기를 넣기 전과 넣은 후 축구공에는 어떤 변화가 일어날까요? 이래 동영상을 관찰하세요.
바람이 빠진 축구공은 쭈글쭈글하고, 물렁물렁하면, 손으로 누르면 잘 둘어갑니다. 펌프를 연결한 후 펌프를 동작시키면, 우리 주위의 공기가 공 안으로 들어갑니다. 공기가 물렁물렁한 공 안으로 들어가면, 공은 빵빵하고, 탱탱하며, 손으로 눌러도 잘 둘어가지 않게 됩니다.
축구공은 껍질이 단단하여, 정해진 크기까지만 커질 수 있습니다. 이 크기보다 커진 후 공기를 계속 넣으면 같은 크기에 공기의 양이 많아지므로 압력이 커집니다. 즉, 축구공 안의 공기의 압력이 바깥의 압력보다 커집니다. 그리고 더 많은 양의 공기를 놓을수록 공 안의 압력은 더 커집니다. 그레서 축구공을 누르면 잘 들어가지 않습니다. 공 안쪽에서 바깥쪽으로 공기가 큰 압력으로 빌고 있기 때문입니다. 만약 빵빵한 공을 풍선에 연결하면 어떤 일이 일어날까요? 아래 동영상에서 확인해보세요.
빵빵한 공 쪽에서 풍선 쪽으로 공기가 이동하여, 공은 쭐글쭈글해지고 풍선은 커집니다.
일정한 크기만큼만 커질 수 있는 축구공과 달리, 풍선은 터지기 전까지 커집니다. 즉, 풍선은 안쪽 압력이 바깥 쪽 압력과 거의 같아지도록 크기를 조절합니다. 따라서 풍선 안의 공기 압력은 대기압과 같이 약 1기압 정도입니다. 그런데 빵빵한 축구공 안쪽의 압력은 대기압보다 크므로, 축구공과 풍선을 연결하면 공기가 축구공에서 풍선으로 이동합니다. 왜냐하면 공기는 길이 있다면 높은 압력 쪽에서 낮은 압력 쪽으로 이동하여, 두 곳의 압력을 같게 만들려고 하기 때문입니다. 축구공의 안쪽 압력이 댁압과 같아져, 축구공과 풍선 안의 공기의 압력이 같아질 때까지 공기가 이동합니다.
(* 온도가 같다면 같은 부피에 공기 알갱이들이 많이 들어있을수록 압력이 더 큽니다.)
이번에는 물 속에서 공기를 옮겨봅시다. 아래 동영상을 관찰하세요.
공기로 채워진 플라스크를 물로 채워진 비커 아래에 비스듬히 놓으면 플라스크의 공기가 빠져나와 비커 속으로 들어갑니다. 그 결과 플라스크의 일부는 물로 채워지고, 비커의 일부는 공기로 채워집니다.
플라스크 안의 공기는 물보다 가벼워 위로 올라갑니다. 공기는 공간을 차지하므로 공기가 비커 안으로 들어오면 물은 자리를 비켜주고 비커를 빠져나갑니다.
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