선풍기는 뒤보다 앞에서 압력이 더 높은가요?

Question

선풍기 앞뒤에서 압력을 측정한다면 앞에서 압력이 더 높은가요? 바람으로 인한 동압이 포함되어 그런건가요?

유체는 압력이 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동한다고 알고 있는데 선풍기 앞에서 압력이 더 높다면 이는 선풍기 회전에 의한 예외적인 케이스인지 궁금합니다.

또 선풍기 뒷면을 수건으로 막으면 뒷면의 압력은 평상시보다 더 감소하는게 맞나요? 압력이 0 Pa이라고 생각해도 되는건가요?

Answer 1

안녕하세요. 서종현 전문가입니다.

선풍기 날개가 회전하면서 공기를 밀어내느 작용을 합니다. 이로 인해 선풍기 앞쪽에서는 공기가 압축되어 압력이 높아지고, 뒷쪽에서는 공기가 희박해져 압력이 낮아집니다. 즉, 선풍기 앞면에서 압력이 더 높은 것이 맞습니다. 바람으로 인해 생기는 압력은 동압이 포함된 개념입니다.

유체는 압력이 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동한다는 원리는 여전히 유효합니다. 선풍기는 스스로 압력 차이를 만들어내는 장치입니다. 선풍기가 공기를 흡입하는 뒷면은 주변 대기압보다 낮아지고 공기를 내보내는 앞면은 주변 대기압보다 높아지는 압력 구배를 형성합니다. 그 결과, 공기는 낮은 압력의 선풍기 뒷면에서 높은 압력의 앞면으로 흘러가게 되고 선풍기 앞의 높은 압력은 다시 주변의 낮은 압력(대기압)으로 퍼져나가며 바람을 형성하는 것입니다. 선풍기 자체가 능동적으로 공기를이동 시키며 이 압력 차이를 유지하는 것이므로 유체 이동의 기본 원리에 어긋나는 예외적인 케이스는 아닙니다.

만약 선풍기 뒷면을 수건으로 막는다면, 선풍기가 공기를 제대로 흡입하지 못하게 됩니다. 이 경우 선풍기 뒷면은 평상시 보다 공기가 더 희박해지므로 압력이 훨씬 더 감소하는 것(즉, 대기압 보다 훨씬 낮은압력이 되는것)이 맞습니다. 하지만 압력이 절대 0Pa이 될 수는 없습니다. 0Pa는 완전한 진공 상태를 의미하며 이는 현실적으로 달성하기 매우 어렵기 떄문입니다. 선풍기가 아무리 공기를 빨아내려고 해도 주변 공기와의 압력 차이로 인해 0에 도달하기는 어렵습니다.

Answer 2

안녕하세요. 박성학 과학전문가입니다.

회전하는 날개 선풍기는 뒤쪽에서 앞쪽으로 공기를 밀어내고 공기가 앞쪽으로 밀려가는 순간 선풍기 뒤쪽은 압력이 낮아서 뒤쪽으로 공기가 끌려 들어오면서 그자리를 채웁니다

Answer 3

안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.

네, 맞습니다.

선풍기는 공기를 흡입하여 앞쪽으로 밀어내는 방식으로 작동합니다. 이 과정에서 선풍기의 앞쪽에서는 공기가 밀려나가는 힘, 즉 '풍압’이 발생합니다. 즉, 말씀하신대로 기압이 아니라 회전에 의해 밀어내는 방식입니다.

따라서 선풍기의 앞쪽에서는 뒤쪽보다 압력이 높게 됩니다.

Answer 4

안녕하세요. 정우재 과학전문가입니다.

질문자님께서 질문하신 그대로를 바탕으로 말씀드리면, 우선 계(system) 적으로 대기압상태에서 통제된 환경이 없으므로

압력은 선풍기 앞이든 뒤이든 대기압(1기압)과 유사하게 유지된다 라고 말씀드릴 수 있겠습니다.

다만, 터빈처럼 고속의 회전, 닫힌계 상태에서는 바람이 부는 방향으로는 압력이 강하게 되고, 그 반대에서는 순간적으로 음압(-)이 형성될 수 있습니다.