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보일이 들려주는 기체 이야기 ㅣ 과학자가 들려주는 과학 이야기 52
정완상 지음 / 자음과모음 / 2010년 9월
평점 :
기체의 압력과 부피 사이의 관계인
보일의 법칙으로도 유명한 보일은 원소를 현대적으로 정의한 학자이다.
보일은 이 책을 통해
기체에 대한 올바른 이론이
나오기까지 과거 그리스 과학자들의 물질론부터 보일의 원소설, 돌턴의 원자설, 아보가드로의 분자설
등을 다루었고, 책의
후반부에서는 보일의 법칙과 샤를의 법칙을 자세히 알려 주고 있다.
먼저, 물질을 이루고 있는 것이
무엇인지를 알기 위하여 원소, 원자, 분자라는 용어를 정리해 주고 있다. 최초로 기본 원소에 대해 생각한 과학자는 탈레스인데,
탈레스는 기본 원소를 물이라고 생각했다. 즉, 물의 세 가지 상태를 말하는
것이다.
그리고 탈레스 이후
아리스토텔레스는 물, 불,
공기, 흙을 물질을 이루는 4개의 기본 원소라고 생각했다. 이후 플라톤은 4가지의 기본 원소의 모양을 정다면체로
생각하였는데, 이와 같은 기본
원소 이야기는 과학적 사실에 기초한 것은 아니다.
그저 물질을 이루는 원소에 대해
처음으로 생각했다는 점에서 과학 역사에 중요한 역할을 하였을 뿐이고, 원소는 더 이상 분해되지 않으며 물질을 이루는 기본
성분이라는 보일의 원소 이론으로 이어진다.
기체 이야기는 총 9번의 수업으로
이루어져 있는데 각 수업의 끝에 이렇게 만화로 본문 읽기의 내용이 있어서 마치 짧은 만화영화 한 편을 보듯 기체에 대한 모든 내용을 쉽고 재미있게
복습할 수 있도록 하여
수업 내용을 잘 이해하지 못한
아이들에게
많은 도움을
주고
있다.
원자와 분자에 대한 수업 이후에는
공기를 이루는 기체에 대한 수업이 이어지고 있다.
산소와 이산화탄소, 일산화탄소,
질소, 수소, 헬륨에 대한
이야기를 실험을 통해 전달하고 있다. 산소나 질소에 비해 밀도가 아주 작은 수소나 헬륨은
애드벌룬을 잘 뜰 수 있게 하는데, 수소를 쓰지 않는 이유는 폭발성이 강한 위험한
기체이기에 수소를 가득 채운 애드벌룬에 불이 붙거나 새들이 부리로 수소 애드벌룬에 구멍을 내면 위험한
사고가 발생할 수 있기에 헬륨을 사용한다는 이야기도 전한다.
무서운 기체 이야기에서는 '오존'에
대해 이야기하고 있다. 오존은 약간 푸른빛을 띠고 혀나 코를 자극하는 기체로 햇빛이 강한 날 자동차에서 만들어지기도 한다. 오존은
적당한 양이 있으면 균을 죽이거나 나쁜 냄새를 없애주지만
양이 많아지면 독한 냄새 때문에
사람들이 불쾌감을 느끼게 되고 기침, 두통, 피로감 또는 숨이 막히는 증상까지 일으키게 된다는 것이다.
뭐든 과유불급의 법칙이 통하지 않는
곳은 없다는 생각이 들었다.
또하나의 과유불급 기체, 플루오르.
이것은 흔히 '불소'라고
불리는 것이다.
이가 썩는 것을 막아 주는 치약의
주성분이지만, 이것이 너무
많이 포함되면
치아를 녹여 버려 치아가 끔찍한
색으로 변할 수도 있다고 하니 이것 역시 적당한 게 좋다는~~
보일의 법칙은 기체의 압력과 부피
사이의 관계이다.
일정한 온도에서 기체의 부피와 압력은
반비례한다는 것이다.
엄청 쉬운 예를 들어 볼까??
우리가 욕조에 앚아 목욕을
하다가 방귀를 뀌면 공기 방울이 물 위로 올라오면저 점점 커지는 것을 볼 수 있다.
이것은 물의 아래쪽은 압력이 높아서
공기 방울의 부피가 작지만 위로 올라올수록 압력이 낮아져 공기 방울의 부피가 커지기 때문이란다.
뭐, 요런 경험이 한번도 없는 사람은
설마...없겠지??^^
이런 작은 일상에도 과학 법칙이
적용되고 있었다니,
나중에 울 아그들에게
잘난척하며 설명해
줘야겠다~^^
기체의 팽창에 대한 공식을 처음 찾은
과학자느 프랑스의 샤를이라고 한다.
샤를의 법칙 대표적인 예가
열기구인데, 버너로 공기를 가열하면 열기구 안의 공기가 따뜻해지므로 공기의 부피가 커지고
부피가 커지면 밀도가 작아지므로
주위의 공기에 비해 풍선 안의 공기는 가벼워진다. 그러므로 열기구는 위로 올라가는 것이고,
반대로 버너의 불을 끄면 반대
현상으로 열기구가 내려올 수 있는 것이다.
이런 과학 법칙의 발견으로 비행선
연구가 본격화되어 세계 최초의
동력 비행체도 탄생할 수 있었던 것이다. 많은 과학자들의 끊임없는 연구와 노력에 의해 오늘날과
같은 발전이 있을 수 있다는
생각을 하니 그들의 노고에
다시한번 감사할 따름이다.
그리고 그들의 업적을 이와 같은
재미있는
책으로
접하고 있는 우리 아이들
중에서도
그들 못지않은 훌륭한 과학자들이
탄생하기를 바라본다.