가압용기를 이용하여 외부 압력을 2기압으로 키우면 뚜껑을 닫은 캔은 찌그러 들까?
이전 실험에서 커피캔 내부를 진공으로 만들면 캔이 찌그러드는 실험을 한 적이 있다. 이는 커피캔 내부와 외부가 1기압차이가 나기 때문에 기압차에 의해 일어나는 현상이다.
http://sciencelove.com/2295
캔 찌그러 뜨리기 (기압 이용)
기체의 압력에서 기체 입자의 운동을 설명하다가 대기압을 이용한 캔 찌그러뜨리기를 보여 주었다. (계속 개선해서 지금은 철재스탠드 대신 스마트폰 거치대를, 알콜램프 대신 고체연료를 사용
sciencelove.com
그렇다면 같은 방법으로 커피캔을 뚜껑을 닫아 가압용기 안에 넣고 용기안 압력을 2기압으로 증가시킨다면 커피캔 내부는 1기압 외부는 2기압이 되어 압력차이가 1기압이 되니까 똑같이 찌그러 들지 않을까?
일단 영상을 보자.
그래서 실험을 해 보았다. 예상대로 커피캔은 찌그러 들었다. 하지만 내부를 진공으로 만들었을때 보다는 덜 찌그러 든다. 왜 그럴까? 학생들에게 질문을 던져 보고 생각하게 하면 좋을 듯 하다.
필자가 생각해 낸 결론은 간단하다.
가압용기를 사용할 때 처음에는 내부와 외부의 기압차이가 1기압이 나지만 커피캔의 부피가 줄어들면 보일의 법칙에 의해 커피캔 내부 기압도 커지게 된다. 이론적으로 커피캔이 1/2로 줄어들면 내부기압이 2기압이 되어 더이상 줄어들지 않게 될 것이다.
반면에 물을 끓여 내부를 진공으로 만들어 기압차이를 이용하여 찌그러 뜨리는 실험에서는 캔 내부가 진공이기 때문에 부피가 줄어들어도 계속해서 내부와 외부가 1기압 차이를 유지하게 된다. 따라서 이론적으로는 완전히 찌그러들때까지 계속 부피가 줄어들게 된다.
간단한 실험이지만 학생들에게 보일의 법칙에 대해 다시한번 생각해 보게 할 수 있을 것 같다.
