주사기 속 공기는 눌리는데 물은 왜 잘 안 눌릴까?

Why can you squeeze air in a syringe but hardly water?

주사기 끝을 막고 밀면 공기는 쑥 들어가는데, 물을 채우면 왜 꿈쩍도 안 할까요?

무슨 일이 일어났나

기체 분자 사이는 거의 빈 공간이라, 누르면 분자들이 그 빈 곳으로 모일 뿐 분자 자체를 누를 필요가 없습니다.

시뮬레이터에서 넓이를 1 m² 에서 0.25 m² 로 밀면 잰 압력이 약 200 N/m 에서 약 830 N/m 로 4 배쯤 커집니다(열이 드나드는 벽이라 온도는 그대로).

NIST 값으로 20 °C 질소(공기의 주성분)는 0.1 MPa 에서 1.1496 kg/m³, 0.2 MPa 에서 2.2997 kg/m³ 로, 압력이 두 배면 밀도도 두 배(부피는 절반)가 됩니다.

같은 압력 변화에 20 °C 물은 998.21 → 998.25 kg/m³ 로 0.004 % 만 빽빽해집니다(NIST) — 물 분자는 이미 서로 맞닿아 있어 더 좁힐 틈이 거의 없습니다.

💡 생활 속 예시

자전거 바퀴에 펌프질을 할수록 같은 타이어에 공기가 계속 더 들어가는 것도 공기가 눌려 줄어들 수 있기 때문입니다.
물이 가득 찬 페트병은 뚜껑을 닫고 세게 쥐어도 거의 찌그러지지 않지만, 공기만 든 빈 병은 쉽게 눌립니다.

확인된 값

물 20 °C · 0.1 MPa(약 1 기압) 밀도 (NIST WebBook): 998.21 kg/m³ 출처
물 20 °C · 0.2 MPa(약 2 기압) 밀도 — 압력 2 배에도 0.004 % 만 커짐 (NIST WebBook): 998.25 kg/m³ 출처
질소(공기의 주성분) 20 °C · 0.1 MPa 밀도 (NIST WebBook): 1.1496 kg/m³ 출처
질소 20 °C · 0.2 MPa 밀도 — 압력 2 배에 밀도도 약 2 배(부피 절반) (NIST WebBook): 2.2997 kg/m³ 출처

교육과정에서는

한국 2022 · 과학(초등) · 여러 가지 기체 [4과15-02]
일본 · 小学校第4学年 A (1) 空気と水の性質

출처

이어서 보기

같은 단원 · 기체와 분자 운동

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