힘의 작용과 운동/대기압

대기의 압력

준비물

한쪽 끝이 막힌 유리관(단면적 1㎖), 수은, 수은이 든 그릇

목표

지구 표면은 약 1,000 km 두께의 대기층이 둘러싸고 있는데 그 압력을 대기압 또는 기압이라고 한다. 기압은 어떻게 잴 수 있는지 알아본다.

실험관찰

① 유리관에 수은을 가득 채운 다음, 손가락으로 입구를 꼭 막은 채 수은이 들어 있는 그릇 속에 거꾸로 세워 보자. 유리관 속의 수은이 어떻게 되는지 살펴보고 수은주의 높이를 재어 보자. 수은주 윗부분에 생긴 공간은 무엇이며, 수은이 더 이상 흘러내리지 않는 이유는 무엇인지 알아보자.② 유리관을 여러 각도로 기울여 보고 수은주의 높이가 어떻게 되는지 조사하자.

결과

① 처음에는 유리관 속의 수은이 내려오지만, 그릇의 수은면에서 76cm쯤 되는 곳에서 멈춘다. 유리관 속의 수은주 윗부분에 비어 있는 곳은 아무것도 들어 있지 않은 진공 상태인데, 이것을 토리첼리의 진공이라고 한다. 그릇의 수은면은 대기의 압력을 받고 있으며, 관 안쪽은 위쪽이 진공이므로 수은주의 무게가 대기압과 평형을 이루고 있다. 수은의 밀도가 13.6g/㎖이므로 1㎖에 작용하는 수은주 76cm의 수은의 무게는 7613.6=1033.6(g힘)이다. 이것을 1기압이라 하며, 압력의 단위로 쓰인다.② 유리관의 각도에 관계없이 수은주의 높이는 일정하다.