기압

안녕하세요.

제주도에서 중·고등학생을 대상으로 개인&그룹 과학수업을 하고 있는 달빛과학 입니다.

비행기를 타고 하늘로 올라가면 귀가 멍멍해지곤 하지요. 하늘로 올라가면 올라갈 수록 기압이 낮아져서 그런걸까요, 높아져서 그런걸까요? '기압'이라는 단어를 자주 쓰지만 기압에 대한 개념이 없으면 조금 헷갈릴 수 있습니다. 기압이 무엇인지 한 번 알아보도록 합시다.

*** 기압 [atmospheric pressure, 氣壓]

기압은 말 그대로 공기(공기, 氣)가 누르는 힘(누르다, 壓)을 말합니다. 공기의 무게에 의한 압력이죠.

그래서 높은 곳에 올라가면 누르는 공기의 양도 적어지기 때문에 기압이 낮아진답니다. 이해하기 쉽지요? ^^ 같은 이유로 공기는 계속 움직이기 때문에 기압은 장소, 시간에 따라 계속 변합니다.

물론 공기가 누르는 방향은 한 방향이 아닙니다.

풍선을 불었을 때 모양이 동그란 이유는 공기가 같은 크기로 모든 방향에서 풍선을 누르기 때문입니다. 기압은 같은 크기로 모든 방향에서 작용합니다.

■ 토리첼리의 실험

토리첼리[Evangelista Torricelli, 1608 ~ 1647]는 수은을 이용해서 기압을 최초로 측정한 이탈리아의 물리학자입니다. 위험한 수은으로 실험을 한 이유는 수은이 무거운 액체금속이기 때문입니다. 수은의 밀도는 13.6 g/㎤ 로 물의 밀도 1 g/㎤ 보다 13.6배나 무겁습니다.

토리첼리는 1m 유리관에 수은을 가득 넣고, 수은이 담긴 그릇에 뒤집어 세워보았습니다. 실험 결과는 아래 그림과 같았어요.

유리관에 있는 수은이 내려오다가 그릇에 있는 수은으로부터 76 cm 높이에서 멈췄습니다. 수은이 내려오다가 멈췄다는 이야기는 그릇에 담긴 수은을 누르는 기압의 힘과 수은이 누르는 힘이 같아졌다고 볼 수 있는 것이죠. 

만약 같은 실험을 물로 했다면, 76 cm X 13.6 = 1,033.6 cm, 즉 10m 정도의 물기둥으로 실험해야했을 겁니다 ^^;;

■ 기압의 크기와 단위

토리첼리의 실험을 통해 측정한 기압을 수은의 원소기호 Hg를 사용해서 아래처럼 나타냅니다.

1기압 = 76cmHg = 760mmHg

단위 면적 1㎡에 1N의 힘이 작용할 때의 압력을 1 Pa(파스칼)이라고 하는데요, 1기압을 압력의 단위인 파스칼(Pa)로 나타내면 아래와 같습니다. 1 hPa(헥토파스칼)은 1000 Pa과 같아요.

1기압 = 101300 Pa = 1013 hPa (헥토파스칼)

또한 지구계에서 기권의 범위를 지표로부터 약 1000km로 생각하기 때문에 1기압을 공기기둥 약 1000 km의 압력이라고도 볼 수 있습니다.

1기압의 크기를 한 번에 정리해봅시다!

1기압 = 76cmHg = 1013 hPa = 물기둥 약 10m 압력 = 공기기둥 약 1000 km 압력

1기압의 크기를 표현하는 방법이 다양하죠? 객관식 문제로 출제될 수 있으니 꼭 기억해주세요 ^^

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이제 높은 곳에 올라가면 기압이 낮아지는지, 높아지는지에 대해서 헷갈리지 않으시겠지요? 우리가 느끼지 못하지만 우리는 항상 기압을 이겨내며 살아가고 있는거에요. 무려 공기 1000 km 의 압력을 말이지요. 정말 대단하지 않나요? ^^  학업 때문에 지칠 때가 있더라도 이렇게 대단한 우리 자신을 항상 스스로 토닥이며 응원해주어야 합니다! 오늘도 힘내세요!

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