5. 뚱뚱이 공기와 홀쭉이 공기

   공기는 주위의 온도에 따라 부피가 늘어나 뚱뚱해 지거나 부피가 줄어들어 홀쭉해 집니다. 또한 공기의 압력 차에 의해서도 물체의 변화를 가져옵니다. 이러한 뚱뚱이와 홀쭉이 공기놀이를 하면서 온도 변화와 압력의 차이에 따른 현상을 알아봅시다.

* 필요한 것은

  유리 병, PET 병, 비눗물, 동전, 따뜻한 물

* 어떻게 할까요?

[ 뚱뚱이 공기 ]

 1. 동전 튀기기

  ㄱ) 유리병에 찬물을 넣었다 꺼낸다.(혹은 냉장고에 넣었다 빼낸다.)

  ㄴ) 병의 입구에 물을 묻혀 동전을 올려놓는다.

  ㄷ) 유리병을 두 손으로 부드럽게 감싸쥔다.

  ㄹ) 잠시 후 유리 병 위에 올려놓은 동전이 튀는 현상을 관찰하고 그 까닭을 생각해  보자.

2. 비누 방울 실험

  ㄱ) 유리병의 마개를 빼내고 입구에 비눗물을 바른다.

  ㄴ) 유리병을  두 손으로 감싼다.

  ㄷ) 잠시후 마개 위로 비누 방울이 부풀어 오르는 것을 관찰한다.

[ 홀쭉이 공기 ]

  ㄱ) PET병안에 뜨거운 물을 약간 붓는다.

  ㄴ) 곧 이어 뚜껑을 닫는다.

  ㄷ) 찬물에 PET 병을 담근다.

  ㄹ) 순간적으로 PET병이 압축되는 결과를 볼 수 있다.

* 왜 그럴까요?

  [ 뚱뚱이 공기 1. ]

 찌그러진 공을 난로 위에 얹어 놓으면 신기하게도 공이 팽팽히 늘어 나는 것을 볼 수 있답니다. 또 다시 차가운 곳에 놓아두면 원래의 모습대로 다시 찍으러 들지요.

 공기는 열을 받으면 부피가 늘어납니다. 또한 반대로 차가워지면 부피가 줄어들고요.

우리의 몸은 약 36도의 온도를 유지한답니다. 따라서 손바닥의 열도 그 정도의 온도를 가지고 있을 것입니다.

 손으로 병을 감싸면 손의 열이 병 속의 공기를 데워주어, 병 속 공기의 부피가 늘어나게 됩니다. 늘어난 공기는 병 입구를 통해 나오려고 하지만 병 입구를 적시고 있는 물에 의해 공기가 쉽게 빠져 나가지 못하고 동전이 들썩들썩 움직인답니다.

 동전이 움직인다고 해서 크게 놀랄 일은 아니죠?

  [ 뚱뚱이 공기 2. ]

 비누 방울 놀이를 해 본적이 있을거예요.빨대에 비누 액을 묻혀 입으로 불면 재미있게도 둥그런 비누 방울이 만들어진답니다.

 입에서 나온 공기가 비누 방울을 부풀게 한 것이죠.

 위 실험에서와 같이 손바닥의 열에 의해 부피가 늘어난 공기가 비누 방울을 부풀게 한 것이랍니다.

  [ 홀쭉이 공기 ]

 병 속에 뜨거운 물을 부으면, 병속 공기의 부피가 늘어나 바깥으로 날아간답니다. 따라서 병 속의 공기의 밀도가 낮아집니다. 이 병을 다시 차가운 물에 담그면 병 속 공기의 부피가 갑자기 줄어들게 되고, 바깥보다 압력이 낮아진(상대적 저기압) 병을 바깥의 공기가 병을 밀게 되어 안쪽으로 찌그러 들게 된답니다.