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진공에 대한 조카의 질문

질문: 우리가 풍선에 바람을 불어넣으면 풍선은 부풀고 바람 구멍을 만들면 공기가 빠져나가면서 풍선은 수축하게 됩니다. 이는 공기 때문인데 우리가 쇠로 된 빈틈없는 상자를 가지고 있다고 치고 그 안에는 공기가 들어있다고 가정하겠습니다. 우리가 거기에 구멍을 하나 내서 어떤 방식으로 공기를 모두 빨아들여서 진공상태로 만들었다면 그 쇠상자는 바깥공기의 기압때문에 마치 열로 녹인것처럼 쭈그러 들것 입니다. 하지만 사람들이 진공을 만들었다는 유리관을 생각해보면 안에다가 동전이나 깃털을 넣고 떨어트릴 정도로 전혀 쭈그러 들지 않았습니다. 우조또한 진공이라고 하는데 어째서 상태를 유지하고 있는걸까요? 진공이란 가능한것인걸까요?


위 질문에서 우리는 은연중에 바깥공기의 압력에 대해 생각하지 않고 있다. 즉,풍선의 공기가 빠져 수축한다에서, 수축하게 만드는 힘은 외부 공기의 압력이다. (압력은 단위면적당 가해지는 힘) 여기서, 쇠상자로 가보자, 쇠상자의 경우, 위와 같은 논리로 끝나지 않는데, 쇠상자 자체의 힘이 빠져 있다.(원래의 모습을 유지하려는 힘) 이게 진공시의 외부공기의 압력보다 적어야 쭈그러진다. 쇠상자가 충분히 뚜껍거나, 외부 압력에 강한 구조의 형태 (구형이나, 주름형등)를 가져, 외부 공기의 압력보다 크다면, 그대로 유지 됩니다. 진공으로 만들어진 유리관 -> 정확히 말하면 실린더형의 구조를 띄고 있다는 말입니다. 그리고, 양끝은 구형입니다. 이는 외부의 압력에 아주 강한 구조입니다. 구성 재질도 중요하지만, 구조 자체가 중요합니다. 한번, 종이를 세워 눌러보는 것과, 주름지게하거나 말아서 눌러보는 것과는 다른다는 것을 알 것입니다. 그리고, 마지막 우주의 진공에 대해서 보면, 우리가 공기의 압력이라고 하는 것은 사실은 중력에 의해 보아진 공기의 위에서 부터 누적된 무게의 힘에 의한 압력입니다. 그러므로, 공기가 없는 우주에서는 그러한 힘이 없겠죠. 그런데, 위의 약한 쇠상자와 같이, 공기가 없으면 쭈그러드는데, 왜 우주는 쭈그러 들지 않는가? 하는 의문을 가지고 있군요. 헌데, 쇠상자를 싸고 있는 공기의 존재가 우주에서는 없다는 것을 알면 이해가 될 듯합니다. 그럼
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