중3 2단원-3 기압과 바람

안녕하세요.

 

3학년 과학 2단원 세 번째 중단원입니다.

제목은 기압과 바람이네요~

 

기압이란 공기가 누르는 압력을 말합니다. 보통 대기압이라고 하는데, 같은 의미이죠.

공기가 누르는 압력... 얼마나 할까요??

이탈리아 수학자 겸 과학자인 토리첼리가 수은을 가지고 압력을 측정했습니다. 토리첼리의 수은 진공실험이라고 하죠.

토리첼리 수은 진공시험 - 네이버 참조

이 그림 한번씩 다 보셨죠??? 1미터 관에 한쪽은 막혀있고, 한쪽은 뚫려 있죠. 거기에 수은을 가득 채우고 수조에 거꾸로 뒤집히면 관에 있는 수은이 내려오다가 멈춰요~ 이때 멈춘 관의 길이를 공기가 누르는 압력의 세기라고 합니다. 76cm(760mm)에서 멈췄네요. 왜 멈출까요??

기압(B)이 공기 즉 대기가 누르는 압력이고(1번), 수조에 있는 수은이 공기 쪽으로 떠 받치는 압력(2번), 유리관 안에 있는 수은이 누르는 압력 (3번)입니다. 

유리관 안에 수은기둥이 내려오다가 멈췄다는 것은 3번과 2번의 압력이 같아야 합니다. 공기가 누르는 압력(1번)과 수조에 있는 수은이 공기를 떠 받치는 압력이 같아야 하겠죠? 따라서, 1번과 3번이 같다는 것을 알 수 있습니다.

이 실험을 통해서 토리첼리는 대기압의 압력이 수은 기둥 76cm에 해당이 된다고 하였습니다.

그럼 왜 수은일까요?? 주변에서 쉽게 구할 수 있는 물로 하면 안 될까요? 가능합니다. 문제는 물로 실험을 하면 높이가 10m에 해당이 되므로 실험하는데 많은 불편을 주겠죠? 그리고 공기로 실험을 하면 높이가 약 1000km에 해당이 됩니다. 왜 토리첼리가 수은으로 실험을 했는지 아시겠죠???

만약에, 그림에서 유리관의 두께를 더 두꺼운 것로 사용하던지, 또는 기울여서 실험을 하면 어떻게 될까요? 공기의 압력은 어디서나 같습니다.(지표면에서 그렇다는 것입니다.) 그렇기 때문에 유리관의 두께를 두꺼운 것으로 사용을 해도, 유리관을 기울여서 실험을 해도 높이는 76cm에 해당한다는 것. 잊지 마세요^^

네이버 참조

대기압은 위로 올라갈수록 낮아지죠?? 그럼 수은 기둥의 높이도 낮아지고, 압력이 커지면 수은 기둥의 높이도 올라갑니다.

우리나라에서 가장 높은 산이 한라산이잖아요. 그럼 한라산에서 실험을 하면 수은기둥의 높이는 76cm보다 낮아지겠네요^^ 대기압은 수은 기둥 76cm에 해당하므로 76cmHg라고 표시를 하고, 이때 기압을 1기압이라고 합니다. 기압의 단위는 hpa(헥토파스칼)으로 사용하는데, 1기압은 1013 hpa입니다.  

 

두 번째는 바람입니다.

요즘 바람이 많이 불죠?? 그럼 바람은 왜 생길까요??? 

바람은 공기의 이동하는 것입니다. 어디로 이동할까요? 바로 공기가 많은 곳에서 적은 곳으로 이동하는 현상을 바람이라고 하죠. 왜 이동할까요??? 제 생각을 정리한다면, 자연은 원래의 상태를 좋아한다고 봐요~ 그럼, 공기가 있었는데, 갑자기 줄어들면 어떻게 될까요? 원래의 상태로 돌아가기 위해서 어디선가 공기를 가져와야겠죠?? 공기가 많이 있는 곳에서 적은 곳으로 이동한다고 저는 이야기합니다. 정확하게 말하면 바람이 부는 원인은 두 지역의 기압차입니다. 한쪽은 기압이 높고, 한쪽은 기압이 낮기 때문에 바람이 분다고 하는 것이 정확하죠. 주변보다 기압이 높은 곳을 고기압, 주변보다 기압이 낮은 곳을 저기압이라고 합니다. 이 단원에서는 소개를 안 하고 다음 단원에서 소개를 할 예정이지만, 고기압과 저기압 정도는 알고 넘어가도 되지 않을까요?

바람이 부는 원인 - 네이버 참조

고(고기압)에서 저(저기압)으로 공기가 이동하는데 이를 바람이라고 합니다. 바람의 세기는 기압차가 클수록 세다고 봐요^^. 그럼 기압차는 왜 생길까요?? 바로 지표면의 가열하 때문입니다. 한쪽은 강하게 가열되면 공기가 하늘 위로 올라가죠? 그러면 상대적으로 다른 쪽은 공기의 온도가 낮아지므로 하늘 위에 있는 공기가 내려오면서 그림과 같이 지면에서 왼쪽으로 공기가 이동하는 것입니다. 

 

이런 바람의 종류는 많은데, 두 가지만 볼께요^^ 

해륙풍과 계절풍입니다. 원인은 바다와 육지의 온도차로 인한 기압차로 같습니다. 다른 것이 하나 있는데, 바로 주기죠. 해륙풍은 하루를 주기로 바뀌는 현상이고, 계절풍은 일 년을 주기로 바뀌는 것입니다.

해륙풍은 2학년때 해수할 때 배웠죠. 그래서 간단하게 보도록 할게요^^

해륙풍은 하루를 주기로 변하는 바람으로 낮과 밤으로 보시면 됩니다.

해륙풍 - 네이버 참조

낮에는 바다와 육지중 어느 쪽이 더 뜨거울까요? 육지입니다. 왜?? 바다와 육지의 비열이 달라서 그런데, 비열이란 물질 1kg을 1도씩 올리는 데 필요한 열량을 말합니다. 바다와 육지중 비열이 큰 곳은 바다입니다. 그래서 비열이 크면 천천히 뜨거워지고, 천천히 식어요. 낮에는 바다보다 육지가 먼저 뜨거워지죠. 그래서 육지 쪽에 있는 공기가 위로 올라가죠. 그러면 바다에 있는 공기가 기압차에 의해서 육지 쪽으로 이동하게 됩니다. 이것이 해풍입니다. 육풍은 반대죠?? 그림에서 해풍과 육풍을 찾을 때 지면에 화살표 방향을 보시면 돼요~~ 왜?? 우리는 지면에 살고 있죠?? 하늘에서 거주하는 사람은 없으니까요~~ 

그럼, 계절풍은 어떨까요? 해륙풍과 같습니다. 주기가 다른 것뿐이죠.

계절풍 - 두산백과 참조

여름에는 대륙과 해양중 비열이 해양이 커서 천천히 뜨거워지고, 천천히 식겠죠?? 그러므로 대륙 쪽에 있는 공기가 위로 상승하면 해양에 있는 공기가 대륙 쪽으로 이동하겠죠?? 우리나라에서 남동쪽에서 올라온다고 남동계절풍이라고 합니다. 겨울에는 반대이겠죠? 그리고 이름은 북서계절풍입니다.

 

이 단원은 큰 어려움 없이 할 수 있는 부분이라고 생각합니다. 천천히 읽으면서 본인 것으로 만드는 작업을 꼭 하시길 부탁드립니다.^^

 

긴 글 읽어주셔서 감사합니다.