깊은 바닷속에서는 기체가 담긴 물체가 찌그러질 수 있는데, 이러한 현상이 발생하는 이유를 압력과 기체의 성질과 관련지어 설명해 주세요~

Question

안녕하세요~

깊은 바닷속에서는 기체가 담긴 물체가 찌그러질 수 있는데, 이러한 현상이 발생하는 이유를 압력과 기체의 성질과 관련지어 설명해 주세요~

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

깊은 바닷속에서 기체가 담긴 물체가 찌그러지는 현상은 외부 압력과 내부 기체의 성질 차이 때문에 발생합니다. 바닷물은 깊이가 깊어질수록 위에 쌓인 물의 무게가 커져 압력이 급격히 증가합니다. 예를 들어, 수심이 10m 깊어질 때마다 약 1기압씩 압력이 더해집니다. 따라서 수십, 수백 미터 아래에서는 물체가 받는 외부 압력이 매우 커집니다.

한편, 물체 내부에 담긴 기체는 압력에 따라 부피가 변하는 성질을 가지고 있습니다. 보일의 법칙에 따르면 기체는 압력이 커질수록 부피가 줄어들게 되는데, 외부 압력이 내부 기체 압력보다 훨씬 커지면 내부 기체가 압축되어 부피가 줄어들고, 그 결과 물체의 벽은 안쪽으로 밀려 들어가게 됩니다.

즉, 깊은 바닷속에서는 외부 수압이 강하게 작용하여 내부 기체를 압축하고, 물체의 구조가 그 압력 차이를 견디지 못해 찌그러지는 것입니다. 잠수함이나 심해 탐사 장비가 두꺼운 금속 외벽을 사용하는 이유도 바로 이 압력 차를 버티기 위해서입니다.

Answer 2

안녕하세요.

깊은 바닷속에서 기체가 들어 있는 물체가 찌그러지는 현상은 수압으로 인한 것입니다. 바닷속으로 깊이 내려갈수록 물이 위에서 아래로 누르는 힘이 계속 증가하게 되는데, 이는 물의 무게 때문에 생기는 압력입니다. 물은 밀도가 비교적 큰 물질이기 때문에 깊이가 증가하면서 위에 쌓여 있는 물의 양이 많아지고 그만큼 아래쪽으로 작용하는 압력도 커지는데요, 바다에서는 대략 수심이 10m 깊어질 때마다 약 1기압 정도의 압력이 추가로 증가합니다.

따라서 심해에서 높은 압력이 물체에 작용할 때 물체 내부에 공기와 같은 기체가 들어 있다면 문제가 발생할 수 있습니다. 기체는 액체나 고체와 달리 분자 사이의 거리가 비교적 멀기 때문에 외부 압력이 가해지면 쉽게 부피가 줄어듭니다. 이를 보일의 법칙이라고 하는데요, 일정한 온도에서 기체의 압력과 부피는 서로 반비례 관계에 있기 때문에 외부 압력이 커지면 기체의 부피는 줄어들게 되는 것입니다. 특히 깊은 바닷속에서는 주변 물이 매우 큰 압력으로 물체의 겉면을 누르게 되는데요 만약 물체 내부에 들어 있는 공기의 압력이 외부 수압보다 충분히 크지 않다면, 외부에서 누르는 힘이 내부에서 밀어내는 힘보다 커지게 됩니다. 그러면 물체의 벽이 안쪽 방향으로 눌리면서 형태가 변형되거나 찌그러지게 되는 것입니다. 감사합니다.

Answer 3

안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.

수압 때문입니다.

물도 무게를 가지고 있는걸 알고 계실 겁니다. 평소에 우리가 대기중에서도 공기의 무게가 누르고 있는데 이것을 1기압 이라고 합니다.

당연히 물속에 들어가며 물의 무게가 있으니 깊이 내려갈때마다 더 높은 압력을 받게 됩니다.

물 밖에선 대기압이었고 물속에서 수압이 적용됩니다.

10미터당 1기압씩 존재하는데 100미터만 내려가도 10기압 만 해도 자동차 하나의 무게가 사람을 짓누르고 있을 정도의 힘입니다.

그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다~! 더 궁금한게 있으시면 언제든지 문의 주십시요:)