뚜껑이 열리지 않는 이유는 무엇인가요?

Question

감압 용기의 풍선을 넣고 진공 펌프질을 하면 풍선이 커지게 되는데 이 상황에서 감압 용기의 뚜껑이 열리지 않는 이유는 무엇인가요? 알려주시면 감사하겠습니다

Answer 1

안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.

감압 용기에 풍선을 넣고 진공 펌프질을 할 때 풍선이 커지는 이유는 주변의 공기 압력이 낮아지기 때문입니다.

하지만 용기의 뚜껑이 열리지 않는 이유는 내부와 외부의 온도 차이로 인한 압력 차이 때문입니다. 뚜껑을 닫을 때의 공기가 수축하여 외부 기압과 차이가 발생하게 되고, 이로 인해 밀폐된 통의 뚜껑은 잘 열리지 않게 되는 것이죠.

Answer 2

안녕하세요. 서종현 전문가입니다.

감압 용기 내에서 진공 펌프를 통해 내부 압력을 낮추면, 용기 내부는 대기압보다 낮은 압력 상태가 됩니다. 이때 외부의 대기압이 내부 압력보다 높아, 뚜껑을 열려고 하면 대기압이 뚜껑을 더욱 강하게 눌러서 열기 어렵게 만듭니다. 즉, 내부가 진공 상태여서 압력 차가 크면 클수록 뚜껑을 여는데 더 많은 힘이 필요합니다. 풍선이 커지는 것은 내부 공기량이 늘어서가 아니라 내부 압력이 낮아져 상대적 외부 압력으로 인해 풍선이 부풀어 오르는 현상입니다. 이 압력 차가 뚜껑이 열리지 않는 주된 원인입니다. 뚜껑을 열기 위해서는 외부와 내부 압력을 비슷하게 맞춰야 열기 쉽습니다.