[초3 과학] 액체와 기체 (공기 무게를 못 느끼는 이유)

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액체와 기체 (초등학교 3학년 2학기 과학)
키워드: 액체의 부피, 측정, 눈금실린더, 계량컵, 기체, 기체의 이동, 무게

1. 액체의 부피 측정

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* 액체란?
- 담는 그릇에 따라 모양은 변하지만 양은 변하지 않는 물질의 상태
- 예) 물, 우유, 주스, 간장 등

* 액체의 부피 비교
- 액체가 차지하고 있는 공간의 크기
서로 다른 모양의 그릇에 담은 물의 부피를 어떻게 비교할 수 있을까?
방법1) 하나의 그릇에 옮겨 담아 높이를 비교하면 된다!
방법2) 도구를 사용한다.

* 액체의 부피 측정 도구
- 눈금실린더
- 길쭉하고 좁은 원통 모양
- 눈금과 숫자가 표시되어 있어 부피를 정확하게 측정할 수 있음.
- 다양한 용량이 있음.
(액체를 부을 때에는 눈금실린더를 약간 기울여 안쪽 벽면을 따라 흘러내리도록 해야 한다.)
(눈금실린더의 눈금을 읽을 때는 액체의 높이와 눈의 높이를 맞추고, 액체의 오목한 면의 눈금을 읽는다.)

* 액체의 부피 측정
- 액체의 부피는 단위를 사용하여 숫자로 표시해서 비교함.
- 부피의 단위는 mL, L임.
- 1mL는 '1밀리리터'라고 읽고, 1L는 '1리터'라고 읽음.

* 액체의 부피를 측정하는 경우
(1) 가정
- 밥을 지을 때 밥솥의 눈금을 보고 물의 부피 맞춤.
- 음식 만들 때 계량스푼 사용함.
- 빨래의 양에 맞게 액체 세제의 부피를 측정함.
(2) 병원이나 약국
- 아픈 정도, 나이, 몸무게에 따라 주사약의 부피 정함.
(3) 주유소
- 주유한 기름의 부피를 측정함.
- 주유한 기름의 부피에 따라 금액을 계산함.
(4) 생활 속에서 액체의 부피를 측정하는 기구의 특징
- 부피 측정 기구에는 대부분 눈금이 표시되어 있음.

2. 기체의 부피와 무게

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기체도 액체처럼 부피를 가지고 있을까?
어떻게 기체가 부피가 있는지 알 수 있을까?
우리 주위에는 기체가 가득 차 있고 우리가 플라스틱컵을 준비할 때 그곳에도 공기가 가득 차 있을 것이다.
빈 플라스틱 컵을 물이 담긴 수조에 넣었을 때 만약 컵의 기체가 부피를 가지고 있다면 기체의 부피 때문에 물이 플라스틱 컵을 다 채우지 못할 것이다.

기체의 부피가 있는지 실험한 결과

만약 물에 닿으면 커지는 압축물휴지를 컵 바닥에 붙이고 수조에 컵을 집어넣는다면
압축물휴지가 커지지 않는 것을 보고 물이 컵을 다 채우지 않았음을 확실하게 알 수 있다.
이로 공기(기체)는 부피를 가지고 있음을 알 수 있다.

* 기체가 공간을 차지하는 성질을 이용한 예
- 공기 안전 매트
- 공기 침대
- 공중에 뜨는 풍선
- 기체를 넣어 만든 놀이 기구

그렇다면 공기는 이동할 수 있을까?
풍선에 공기주입기를 사용하면 풍선이 부풀어 오르는데
이것으로 풍선 밖의 공기가 공기주입기를 통하여 풍선 안으로 이동하였음을 알 수 있다.

[참고]
페트병 입구에 비닐장갑 끝부분을 묶고
페트병을 수조로 누르면 페트병 속 공기가 이동해서 비닐장갑이 팽팽해진다.

정리하자면 기체는 공간을 차지하고 있고 다른 곳으로 옮길 수 있다.

그렇다면 공기는 무게를 가지고 있을까?
페트병에 압축마개를 끼운 뒤 전자저울에 무게를 측정해보자.
그리고 압축마개로 페트병에 공기를 더 넣은 뒤 전자저울에 무게를 측정해보자.  (압축마개는 공기를 넣는 도구라고 생각하면 된다.)
공기가 늘어났을 때 무게가 더 늘어났음을 알 수 있다.
따라서 공기는 무게를 가지고 있다.

[심화]
우리 주위를 가득 채우는 공기
이 공기가 무게도 가지고 있는데 왜 우리는 무게를 느끼지 못할까?
가로 1m 세로 1m의 정사각형 공간 속에는 1.2kg의 공기가 있다.
교실 안의 공기의 무게는 약 200kg의 무게다.
이렇게 공기가 무게로 누르는 힘을 기압이라고 하는데
우리가 이것을 느낄 수 없는 이유는
우리 몸이 기압을 받고 있더라도 몸 안에서도 공기가 순환하면서 같은 크기의 기압이 반대방향으로 작용해서
안과 밖이 평형을 이루기 때문이다.