눈으로 보는 공기의 힘! 진공 펌프

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형! 우리 언제까지 이렇게 딱 붙어 살아야 해?

섭섭박사님이라면 해결하실 수 있지 않을까? 도와주세요, 섭섭박사님~!

내가 병 속 압력을 낮춰서 너희가 자유롭게 돌아다니도록 만들어 주지. 으랏차차차~!

어, 우와! 떨어진다!

1 풍선이 하늘로 올라가면 ‘뻥’!하고 터지는 이유

으하하하! 이 섭섭박사님의 엄청난 힘에 놀랐지? 그런데 사실 힘보다는 과학원리가 여기에 숨어있지롱. 기체는 압력이 낮아질수록 부피가 커지거든. 압력이 반으로 낮아지면 부피는 두 배로 커져. 풍선이 하늘 높이 올라갈수록 주위 압력이 낮아져서 부피가 점점 커지는 것도 같은 원리야. 고무가 늘어날 수 있는 정도보다 공기 부피가 커지면 어느 순간 풍선이 ‘뻥!’하고 터져버리지. 뻥튀기처럼 말이야! 으하하하!

공기에 탄력이 있다고?

1627년에 영국에서 태어난 로버트 보일은 같은 온도에서 압력과 부피가 반비례하는 사실을 처음으로 밝혀 냈어요.
그의 이름을 따서 이 원리를 ‘보일의 법칙’이라고 부른답니다.
섭섭박사가 만든 진공펌프도 이런 ‘보일의 법칙’을 이용했어요. 주사기 피스톤을 잡아당기면 플라스틱 병 안의 공기가 빠져나가 압력이 낮아지지요. 그러면 병 속에 들어있던 기체는 부피가 커진답니다

올라갈수록 점점 커지는 물방울

물속에서 입으로 ‘뽀르륵~’하고 공기를 내뱉으면 작은 방울이 만들어지지요. 그런데 눈앞에 있을 때는 작은 방울이었던 게 위로 올라가면 올라갈수록 점점 커지는 것을 본 적 있나요? 여기에도 ‘보일의 법칙’이 숨어있어요. 물속에서는 압력이 높아 작았던 물방울이 수면으로 올라오면 압력이 낮아져서 커지는 거랍니다.



2 10분이면 뚝딱! 공기펌프로 진공장치를 만들자

저도 섭섭박사님처럼 과학원리를 이용해서 뻥튀기를 해 보고 싶어요! 가르쳐 주세요~.

이거? 쉬워~, 10분이면 만들 수 있지.

그럼 저도 만들어 볼래요!


3 주사기를 당겼다가 놓으면 병 속이 진공으로 변한다


공기펌프가 이상이 없는지 확인해 보기 위해 비닐관 끝을 물 컵에 넣고 주사기 피스톤을 밀었다 당겼다 반복한다. 체크 밸브는 안쪽에 작은 막이 있어 공기를 바깥으로 내보내기만 하고 거꾸로 역류하지 못하게 막는다. 주사기 피스톤을 당기면 병 안에 들어있던 공기가 주사기로 이동하고(①), 피스톤을 밀면 물 컵 방향으로 공기가 나간다(②).




4 삐쩍 마른 마시멜로를 통통하게 만들려면?

마시멜로 안에는 공기가 많이 들어있어서 공기펌프를 실험해 보기 좋아요.
최대한 작게 구긴 마시멜로를 병에 넣고 주사기를 힘껏 당겼다 밀었다를 반복하면 병 안의 압력이 낮아지면서 마시멜로가 통통해진답니다. 누가 더 마시멜로를 통통하게 만드는지 대결해 보세요~.
 

참여독자 : 심지훈(인천 용마초 5), 심지민(인천 용마초 3)

글 : 변지민 기자 here@donga.com
사진 : 변지민 기자 here@donga.com
어린이과학동아 2013년 20호