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공기
깨끗하고 푸른 환경 우리 모두가 지켜나갑시다.

지구를 둘러싸고 있는 대기의 하층 부분을 구성하는 무색 투명한 기체

  • 공기란?

    지구의 역사와 더불어 생성된 것으로, 공기가 없으면 지구 표면은 격렬한 태양광 ·태양열 ·우주선(宇宙線) ·우주진 등에 직접 노출되고, 탄소동화작용 ·질소고정작용 ·호흡이 이루어지지 않아 생물이 존재할 수 없게 된다. 또한 소리가 공간에서 전파되지 않고, 물체의 연소도 불가능하며, 대기압이나 비 ·바람도 존재하지 않는다.

    공기의 존재는 오랜 옛날부터 인정되어 왔다. BC 500년경 그리스의 아낙시메네스 (Anaximenes)는 만물의 근원은 공기라고 하는 일원설(一元說)을 주창하여, “우리의 영혼은 공기이며, 우리를 지배 ·유지하고 있듯이 전세계도 기식(氣息)과 공기가 포괄하고 있다”고 말하였다. 또 엠페도클레스 (Empedokles)와 아리스토텔레스도 공기를 포함시킨 4원설을 주장하였다.

    공기가 물질이며 무게를 갖고 있다는 것을 처음으로 밝힌 사람은 갈릴레이이고, 우리의 생명을 유지하는데 중요한 역할을 한다는 사실을 실증한 것은 O.게리케(1602~86)이다. 또, 영국의 의사 J.메이오(1640∼79)는 공기가 화학적으로 활성인 부분과 그 밖의 부분으로 이루어져 있음을 알아내고, 활성인 부분을 ‘불의 공기’라 하였다.

    이 생각은 J.프리스틀리, K.W.셸레를 거쳐 1774년 A.L.라부아지에에 의해서 공기가 산소와 질소로 이루어져 있음을 밝히는 근원이 되었다. 공기의 조성이 일정하다는 사실은 H.캐번디시, 게이 뤼삭에 의해 확인되었으며, 1894년경 J.W.S. 레일리, W.R.램지에 의하여 공기 속의 비활성기체가 발견되었다.

  • 공기의 조성

    공기는 일종의 혼합기체이며, 주성분인 산소와 질소 외에 소량의 이산화탄소 ·아르곤 등 비활성기체를 포함한다. 그러나 때와 장소에 따라 수증기 ·아황산가스 ·일산화탄소 ·암모니아 ·탄화수소 등의 기체 또는 먼지, 꽃가루, 미생물, 염화물 등의 무기물, 타르 성분 등의 유기고형물을 포함하고 있는데, 이들을 제거한 소위 건조공기는 지상 20km 이하에서는 그 성분이 일정한 비율로 존재한다. 세균은 보통 먼지에 부착하여 공기 속을 부유하는데, 두꺼운 솜의 층을 써서 공기를 여과하면 먼지와 함께 솜에 부착되므로 세균이 없는 공기를 얻을 수 있다. 독감의 예방으로 마스크를 착용하는 것은 이러한 뜻에서 효과가 있다.

    공기의 조성은 지구상의 어디서나 거의 변함이 없으므로, 옛날에는 화합물이라 생각된 일도 있다. 그러나 공기가 화합물이 아니라 혼합기체라는 사실은 때와 장소에 따라 조성이 정확히 일정하지 않고, 산소와 질소가 각각 고유의 성질을 보이며, 액체공기로부터 성분을 축차적(逐次的)으로 증류 ·분리할 수 있다는 점에서 명백한 사실이다. 물에 녹이면 성분의 비율이 변하여, 상온에서 질소 65.09%, 산소 34.91%가 된다. -140.7℃, 37.2atm에서 액체가 되며, 액체공기를 기화시키면 끓는점이 낮은 성분부터 차례로 기화한다. 이 성질을 이용하면 공기의 각 성분을 분리할 수 있다.

  • 공기의 성질
    공기는 일반 기체의 공통적인 성질을 가지고 있으며, 온도 ·압력 ·밀도는 대체로 보일-샤를의 법칙에 따른다. 공기를 단열적으로 압축하면 온도가 올라가고, 팽창시키면 온도가 내려가는 것도 일반 기체와 같은데, 이 때문에 상승하는 공기는 차가워지고, 하강하는 공기는 따뜻해져서 기상현상의 가장 중요한 요인이 된다. 점성은 매우 작으나, 운동하는 물체의 속도가 커지면 소용돌이가 생겨 여기에 에너지를 빼앗기기 때문에 소용돌이 점성이 되어 큰 저항을 받는다. 또 공기는 소리의 전파에 대한 가장 중요한 매질로, 건조공기 속에서의 소리의 속도는 0℃에서 331.45m/s이다.

    그러나 온도가 높아질수록 빨라지기 때문에, 기온의 분포상태에 따라 음선(音線)에 굴절이 생겨 확산 ·집중 등의 현상이 일어난다.

    공기의 전기전도는 이온화[電離]에 의한 것이 많은데, 이온화는 공중 및 지상에 있는 방사성물질에 의한 방사선, 태양에서 오는 자외선, 투과성 우주선 등에 기인한다. 상층의 희박한 공기는 극도로 이온화하며, 지상 약 100km 되는 곳에서 는 공간전파의 반사로 유명한 헤비사이드층을 형성한다.

    < 본문 출처 : 두산세계대백과 EnCyber >

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