간단한 방법으로 공기무게를 측정할 수 있는 아이디어가 떠올라 실제 측정해 보았다.

 

 

아이디어는 이렇다.

 

1기압일때 용기의 질량을 측정하고, 0.5기압일때의 용기의 질량을 측정하면 그 차이가 용기 부피의 1/2 에 해당하는 공기의 무게가 될 것이다. 0.5기압이 되었다는 것은 온도가 일정할때(분자운동속도가 일정할때) 용기안에 들어있는 공기가 절반으로 줄어들었다는 것을 의미 하기 때문이다.

 

따라서

기압을 측정하기 위해 진공실험장치에 스마트폰을 넣어 압력을 측정하 수 있게 준비한다.

<질량측정>

첫째 : 1기압에서 스마트폰을 넣은 진공실험장치의 질량을 측정한다.

둘째 : 진공실험장치의 공기를 빼서 0.5기압을 만들고 질량을 측정한다.

세째 : 그 차이가 진공실험장치 부피의 1/2 에 해당하는 공기의 무게라는 것을 알 수 있다.

<부피측정>

네째 : 진공실험장치의 용기와 뚜겅에 물을 가득채워 메스실린더에 따라 내면서 진공실험장치 내부의 부피를 측정한다.

 

다섯째 : 측정된 값을 계산하여 이론적인 값과 맞는지 비교한다.

 

실제 측정결과

진공실험장치 부피는 1.6L

진공실험장치가 1기압일때와 0.5기압일때 무게 차이는 약 0.9g

따라서 공기 0.8L의 무게는 0.9g 이 된다.

그렇다면 공기 1L 의 무게는 1.125g 이 된다.

 

이론적인 값은 26도 1기압에서 1L 당 1.18g 정도라고 한다.

 

이론값이랑 거의 비슷한 값을 얻어낼 수 있었다.

 

진공용기와 전자저울, 그리고 스마트폰만 가지고 간단하게 할 수 있는 실험이었다. ^^

 

<제언>

진공용기안에 공기를 빼다 보면 온도도 변하게 된다. 그것까지는 고려하지 못했다.

그리고 처음 시작점이 1기압이 아니다. 날씨에 따라 기압이 달라진다. ^^


예전에 공기무게 측정했던 실험은 아래 링크 참고

http://sciencelove.com/908

 



 

 

Posted by 민서아빠(과학사랑)

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  1. 김민수 2017.05.22 09:16  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    현직 지구과학 교사입니다.
    선생님의 아이디어와 실험시행력에 항상 감탄하고 있습니다.
    좋은 자료 잘 쓰겠습니다.
    항상 감사합니다.

    • 민서아빠(과학사랑) 2017.05.22 09:54 신고  댓글주소  수정/삭제

      방문해 주셔서 감사합니다. 별 내용은 아닙니다. 선생님도 충분히 할 수 있는 내용입니다. 제가 조금 시간 여유가 있어서 먼저 해 본 것 뿐이지요. 조금이나마 도움이 되시면 좋겠네요.

  2. 김대규 2017.06.08 10:31  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    일하다 잠시 머리 식히려고 들어와서 봤습니다. 제언에 대한 제언을 붙이고 갑니다.
    처음 시작이 1기압이 아닌건 문제가 안될 듯 싶네요. 어차피 스마트폰으로 기압을 측정하니까 그냥 1/2기압이라는 절대적인 의미에 신경쓰지 말고 현재, 그러니까 펌핑 시작하기 전에 측정되는 기압의 절반으로만 만들면 되는거잖아요.
    그리고 온도계를 같이 집어넣고 펌핑하면 온도의 변화도 볼 수 있겠군요. 복잡한 작업이기는 하겠으나 아쉬운대로 pV=NkT로 보정해 줄 수도 있을테고. (물론 이상기체 상황이 아니라 역시나 오차는 남겠지만 실험 오차를 생각하면 여기까지 가도 남아있는 오차는 다른 오차에 묻힐 듯.)

    • 민서아빠(과학사랑) 2017.06.08 12:03 신고  댓글주소  수정/삭제

      좋은 의견 감사합니다. 정확한 측정값을 구하기 보다, 간단한 방법으로 공기의 무게를 알아보는데 목적을 두면 좋을 것 같습니다.
      오차를 줄이기 위한 노력도 의미는 있겠지요.
      자꾸 따지다 보면 더 간단한 방법이나, 오차를 줄일 수 있는 획기적인 아이디어가 떠 오를수도 있지 않을까 생각해 봅니다.
      ^^