무게와 질량, 부피는 어떻게 다른건가요?

Question

물체를 무겁다 가볍다 또는 크다 적다 등으로 표현할때 기준이 되는 무게와 질량 그리고 부피는 어떻게 다른건가요? 그리고 몸무게는 있는데 몸질량 이런말은 없나요?

Answer 1

안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.

질량이란 특정 물체에 얼마나 많은 물질이 존재하는지에 관한 것입니다.

무게는 그 물체에 작용하는 중력에 얼마나 크게 반응하는지 측정하는 것입니다.

즉, 질량은 중력과 관계없는 특성인 반면 무게는 중력에 달라지는 값입니다. 몸무게는 있어도 몸질량이 없는 이유는 우리가 저울로 측정하는 것은 중력이 작용된 것이기 때문이죠.

마지막으로 부피는 물체가 차지하는 공간입니다.

Answer 2

안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.

그러면 진짜 순금으로 만든 500g짜리 왕관과 같은 질량의 순금 500g의 부피는 서로 같을까? 이 두 물체의 부피는 정확히 같다. 왜냐하면 같은 물질로 이루어졌기 때문이다. 만약 아르키메데스의 실험에서 왕관이 진짜 순금으로 만들어졌다면 저울은 물속에서도 절대 기울어지지 않았을 것이다.

우리는 이와 같은 사실에서 만약 같은 물질로 이루어진 물체라면 모양이 달라도 질량과 부피의 비는 일정하다는 것을 알 수 있게 된다. 즉, 다른 불순물이 포함되지 않았다면 이 세상 모든 순금으로 만들어진 물체들의 '질량 : 부피'의 비는 같은 값을 나타내게 된다. 이것은 어떤 물체의 '질량 : 부피'의 비가 그 물체의 특성을 나타내는 중요한 값이 될 수 있다는 사실을 암시해 준다.

실제로 '질량 : 부피'의 비는 이 세상에 존재하는 모든 물질에서 다 다르게 나타난다. 예를 들어 물은 1이며 에탄올은 0.79, 수은은 13.6으로 '질량 : 부피'의 비가 모두 다르게 나타난다. 이처럼 '질량 : 부피'의 비는 물질의 특성이 될 수 있는 중요한 값이기 때문에 화학자들은 이 값을 '밀도(=질량÷부피)'라고 정하여 사용하고 있다. 이와 같이 어떤 물질의 밀도는 그 물질만이 가지고 있는 고유한 특성을 나타내는 중요한 값이 된다.

질량과 부피

질량은 물체의 고유한 양이며, 부피는 물체가 차지하는 공간이다. 그런데 모든 물질은 일정 질량에 대해 일정한 부피를 갖는다. 따라서 단위 부피당 질량의 값을 정하면 그 물질의 밀도를 구할 수 있다.

무게의 SI 단위는 뉴턴(N)이다. 질량이 1 kg인 물체의 지표면에서의 무게는 9.8 N이다. 지구 중력가속도가 9.8 m/s2이기 때문.

킬로그램힘(kgf, “킬로그램중”이라고도 부름)은 옛날에 사용하던 무게 단위로 이제는 SI 단위계에서 사용하지 않는다.[7] 그러나 지구상에서 사용하기에는 가장 편리한 무게 단위이기 때문에(1킬로그램의 질량을 갖는 물체는 지구상에서 대략 1킬로그램힘의 무게를 갖는다) 현재도 널리 사용된다. kgf 단위로 표기된 무게를 뉴턴 단위로 환산하려면 9.807을 곱하면 근사값이 나온다는 정도만 알아두자. 미국의 경우 파운드를 무게 단위로 사용한다. 미국에서는 파운드를 힘의 단위로도 사용하는데, 무게=힘이므로 계산에 아무 문제가 없다. 특히 로켓의 추진력은 대개 파운드 단위로 나타낸다. 1파운드 = 4.45뉴턴이다.