우리 주변에는 눈에 보이지는 않지만 분명 공기가 존재하고 있습니다.

그렇다면 공기는 어떤 물질일까요? 공기는 한 가지로만 된 것이 아닌 여러 가지 성분이 섞여 있는 혼합물입니다.

78% 정도의 질소와 21%가량의 산소, 약간의 아르곤, 이산화탄소, 헬륨 등이 들어 있습니다. 따라서 공기를 산소로만 이야기하는 것은 잘못된 상식입니다.

그렇다면 공기는 생활 속에서 어떻게 이용될까요? 공기와 관련돼 주변에서 흔히 듣는 용어는 ‘기압’입니다.

기압이란 공기의 압력을 말하는데 우리가 살고 있는 땅 위는 보통 1기압 정도라고 하지요. 우리가 높은 산에 올라가면 귀가 멍해지는 것을 느끼는데, 이같은 현상은 높이 올라갈수록 공기의 양이 적어 압력이 작아지기 때문에 발생합니다.

비슷한 예가 바다 속에서도 일어나는데 잠수부가 내뿜는 공기방울이 처음에는 작지만, 수면으로 올라갈수록 점점 커지는 것도 같은 원리로 설명할 수 있죠.

기체의 압력과 부피와의 관계는 보일의 법칙으로 설명할 수가 있습니다. 기체의 압력과 부피는 반비례한다는 것이죠.

즉 압력이 증가하면 부피가 줄고, 부피가 증가하면 압력이 각각 줄어든다는 것입니다.

이 원리와 관련된 재미있는 것이 있는데 프로야구를 좋아하는 분들은 미국의 야구 구단 중에서 김병현 선수와 김선우 선수가 소속되어 있는 콜로라도 로키스라는 구단을 아실 겁니다.

이 구단의 홈구장 이름은 쿠어스 필드인데 별칭인 ‘투수들의 무덤’으로 더 유명하죠. 그렇다면 왜 그런 이름이 붙여졌을까요?

그것은 이 야구장의 고도가 해발 1600m로 다른 지역보다 공기의 밀도가 적어 타자의 타구가 더 멀리 날아가기 때문이죠.

즉 야구공을 방해할 공기양이 적어 더 멀리 날아가게 되는 것이죠. 따라서 다른 구장 같으면 충분히 아웃되는 타구가 담장을 넘어가 홈런이 되는 경우가 많으니 투수들의 입장에서는 무덤처럼 느껴지는 것이죠.

또 공기는 온도와 관련돼 여러 가지 현상이 나타나는데 대표적인 예가 바로 열기구입니다. 열기구를 위로 뜨게 하려면 뜨거운 공기를 계속 불어 넣어주면 되는데, 이것은 공기의 온도가 올라가면 부피가 증가하게 되고 결국 밀도가 작아져서 가벼워지므로 열기구가 위로 올라가게 되는 것이지요.

이러한 현상과 같은 원리가 자동차의 타이어에 공기를 넣을 때도 적용됩니다.

즉 여름철에는 타이어의 공기를 평상시보다 조금 적게 넣는 것이 좋지요. 왜냐하면 주변의 온도가 높아 타이어의 부피가 커지게 되기 때문입니다. 반대로 겨울철에는 타이어의 공기를 좀더 보충해 주는 것이 좋습니다.

여기에는 기체의 부피와 온도와의 관계를 다룬 샤를의 법칙이 적용됩니다. 기체의 부피는 절대온도에 비례한다는 것이죠. 즉 기체의 부피가 커지면 온도도 같이 증가하고, 온도가 감소하면 부피도 작아진다는 것입니다. 이렇듯 공기는 눈에 보이지 않는 기체지만 압력과 부피, 온도에 의해 우리 생활주변에서 다양하게 이용되고 있습니다. 따라서 우리는 이러한 공기를 잘 이용하고 보존하는 데 최선의 노력을 다해야 합니다.

배준우 숭문고 교사