[초등 과학]공기도 무게가 있을까요?

 

"엄마, 이번 명절 때 빵도 왕창 먹고 살이 너무 쪘어. 
난 이제 공기처럼 가벼워질 테니깐 나한테 절대 많이 먹으라고 하지 마."

장난꾸러기 아들

 

"으이그, 이번에는 결심이 얼마나 가려는지 모르겠네."
장난꾸러기 아들의 말에 엄마가 한숨을 쉬며 말해요.

한숨을 쉬는 엄마

 

명절 때 맛있는 음식을 먹다보면 어느새 나도 모르게 살이 쪄 있어요. 장난꾸러기 아들처럼 “ 난 이제 공기처럼 가벼워질거야.”라고 다짐하는 사람들이 많이 생기죠. 그런데 정말 공기처럼 가벼워지는 게 가능할까요? 

 

 

1. 공기는 무게가 있을까?

일상생활에서 무게는 우리가 쉽게 느낄 수 있어요. 학교 갈 때 평소보다 책을 더 많이 넣으면 금방 무거워진 걸 알 수 있지요. 하지만 공기의 무게는 우리가 느낄 수가 없어요. 우리가 사는 어디에서나 항상 있는 공기, 눈에 보이지도 않고 특별한 무게를 느끼지 못하기 때문에 공기는 무게가 없다고 생각하는 사람이 많아요. 하지만 과학적으로 살펴보면 공기에 무게가 있다는 사실을 금방 알 수 있답니다. 먼저 공기가 무게가 있는지 실험을 해 볼까요?

공기의 무게 측정 실험 준비물 -양팔저울 -공기를 가득 넣은 풍선 -공기가 없는 풍선 실험방법    - 양팔저울의 한쪽에 공기를 가득 넣은 풍선을 올립니다.    - 양팔저울의 다른 쪽에는 공기가 없는 풍선을 올립니다.    - 저울이 어느 쪽으로 기우는지 관찰합니다.

 

양팔저울은 공기를 가득 넣은 풍선 쪽으로 내려갑니다. 이를 통해 공기를 가득 넣은 풍선이 무겁다는 것을 알 수 있고, 공기에 무게가 있음을 알게 됩니다.

 

 

 

2. 공기의 무게는 얼마나 될까?

그럼 공기의 무게는 얼마나 될까요? 공기의 무게를 직접 느끼지 못하지만 이를 측정할 수 있어요. 너무 복잡하지 않게 간략하게 말하자면 가로, 세로가 5m, 높이 3m의 방에 있는 공기의 무게는 약 92kg 정도 되요. 여러분이 생활하는 교실은 대략 120kg 정도의 무게가 나가는 공기가 있답니다. 
공기의 무게는 항상 일정하지 않아요. 공기의 밀도는 온도와 압력에 따라 변하기 때문이죠. 온도가 높아지면 공기 밀도가 낮아져 무게가 줄어들고, 온도가 높아지면 온도 밀도가 높아져 더 무거워져요. 또 높은 곳으로 갈수록 공기의 밀도가 낮아져 공기의 무게도 가벼워집니다.

 

 

 

3. 왜 공기의 무게를 느끼지 못할까?

그럼 우리는 왜 공기의 무게를 왜 느끼지 못할까요? 그건 우리 몸이 공기의 압력(기압)에 익숙하기 때문이에요. 공기가 무게로 누르는 힘을 기압이라고 해요. 우리가 사는 환경의 대기압은 약 1기압(1013hPa) 정도인데 우리 몸 안에도 압력이 존재하고, 우리 몸의 안과 밖에서 같은 크기의 기압을 느껴 균형을 이루기 때문이랍니다.  
참고로 기압이 달라지면 우리 몸에서 금방 느끼게 되요. 비행기를 타거나 높은 산에 오르면 귀가 먹먹해 지는데 기압이 변화하는것에 대해 몸이 알아차리는 거죠.

 

 

 

4. 모든 기체는 무게가 같을까?

그렇지 않아요. 기체의 무게는 무척 다양해요. 가장 가벼운 기체는 수소에요. 수소는 공기보다 약 14배정도 가볍다고 해요.
가장 무거운 기체는 라돈으로 알려져 있어요. 라돈은 공기보다 7.5배정도 무거워요. 수소보다 10배 이상 무거워요.

1리터(1,000mL) 기준 무게 비교 -수소: 0.08988g -공기: 1.225g -라돈: 9.73g

 

 

지금까지 공기의 무게에 대해 알아보았어요. 우리는 느낄 수 없지만 공기의 무게가 있고, 또 제법 무게가 나가고, 기체마다 무게가 다른 것까지 살펴보았어요. 참 재미있고 신기하네요.

 

(사진출처: 픽사베이)