미세먼지는 우리 눈에 보이지 않을 정도로 작은 먼지 입자를 말하는데 대기 중에 떠다니거나 흩날려 내려와 우리의 건강을 위협하는 주요 환경 문제 중 하나입니다. 미세먼지의 크기를 살펴보면, 지름이 10마이크로미터(µm) 이하(PM10)인 미세먼지는 머리카락 굵기의 약 1/6 정도의 크기로, 주로 자동차 배기가스, 공장 굴뚝 등에서 배출됩니다. 지름이 2.5마이크로미터(PM2.5) 이하인 초미세먼지는 머리카락 굵기의 약 1/20~1/30 정도로 매우 작아서 폐 깊숙한 곳까지 침투할 수 있습니다. 그렇다면 과연 미세먼지는 기체일까요? 아니면 고체일까요? 오늘은 미세먼지의 특징을 통해 고체인지 기체인지 살펴보도록 하겠습니다.
고체의 성질
고체는 우리 주변에서 쉽게 찾아볼 수 있는 물질의 상태 중 하나이며, 딱딱하고 형태가 일정하게 유지되는 것이 고체의 가장 큰 특징이죠. 고체의 특징은 일정한 형태를 지니고 있다는 것인데요. 고체는 특정한 모양을 유지하며, 외부에서 힘을 가하지 않는 한 쉽게 변하지 않습니다. 또한 고체는 고유한 부피를 가지고 있으며, 압력을 가해도 부피가 크게 변하지 않습니다. 이를 통해 고체를 구성하는 입자들은 서로 매우 강하게 결합되어 있어 자유롭게 움직일 수 없습니다.
고체가 되는 이유는 물질을 구성하는 입자들이 끊임없이 운동하며 온도가 낮아지면 입자들의 운동이 느려지고, 서로 가까워져 강하게 결합하게 됩니다. 이렇게 입자들이 규칙적으로 배열되면서 고체가 만들어지는 것입니다.
기체의 성질
기체는 고체, 액체와 함께 물질이 존재하는 세 가지 상태 중 하나로 우리 주변의 공기가 가장 대표적인 기체 상태의 물질이죠. 기체의 특징을 살펴보면, 모양과 부피가 일정하지 않는데요. 기체는 담는 용기의 모양과 부피에 따라 자유롭게 변합니다. 또한, 힘을 가하면 부피가 쉽게 줄어들며 다른 기체와 쉽게 섞이는 성질이 있습니다. 고체나 액체에 비해 밀도가 매우 작아 가볍습니다.
기체가 왜 이런 특징을 가질까요? 기체를 구성하는 입자들은 서로 멀리 떨어져 있으며, 강한 인력 없이 자유롭게 움직입니다. 따라서 담는 용기의 모양에 따라 자유롭게 퍼져나가고, 압력을 가하면 부피가 줄어드는 것입니다.
액체의 성질
액체는 자유롭게 흐르는 물질 액체는 우리 주변에서 흔히 볼 수 있는 물질의 상태 중 하나이며 물, 음료수, 기름 등 다양한 형태로 존재하며, 고체와 기체의 중간적인 성질을 가지고 있습니다. 액체의 특징을 살펴보면 액체는 용기에 따른 모양을 자유롭게 변하며 흐르는 성질을 가지고 있습니다. 또한, 액체는 담는 용기의 모양에 따라 변하지만, 부피는 일정하게 유지되며 압력을 가해도 부피가 거의 변하지 않는 비압축성 유체입니다.
액체는 표면적을 최소화하려는 성질을 가지고 있어 물방울과 같은 모양을 만들기도 합니다. 액체가 되는 이유 는 액체를 구성하는 입자들은 고체처럼 규칙적으로 배열되어 있지는 않지만, 서로 떨어져 있지도 않습니다. 입자들 사이의 인력이 약해져 입자들이 자유롭게 움직일 수 있을 때 액체 상태가 됩니다.
우리 주변에 있는 대부분의 물질은 온도와 압력에 따라 고체, 액체, 기체의 세 가지 상태로 존재합니다. 고체 상태에서는 분자들이 규칙적으로 배열되어 있으므로 모양이 일정하죠. 또 분자 사이의 거리가 매우 가까우므로 압축해도 부피가 거의 변하지 않습니다. 액체 상태에서는 분자들이 불규칙하게 배열되어 있어 담는 그릇에 따라 모양이 변한다. 그러나 분자 사이의 거리가 가까우므로 압축해도 부피가 크게 변하지 않으며 기체 상태에서는 액체보다 더 자유롭게 모양이 변할 수 있습니다.
기체는 입자의 움직임이 활발해서 한곳에 모아 두기 어렵고, 입자와 입자 사이에 빈 공간이 많기 때문에 부피도 쉽게 변하며 기체를 모아 놓고 힘을 주어 누르면 부피가 줄어들고, 누르는 힘이 사라지면 원래의 부피로 돌아옵니다. 이때 기체의 질량이 줄어들거나 없어지는 것은 아니며 다만 부피가 변할 뿐이죠.
미세 먼지는 고체가 아니다?
화재, 황사, 화산 폭발 등이 있을 때나 석유 같은 연료를 태울 때, 자동차가 달릴 때 발생하는 미세 먼지는 공기 중에 떠다니고 알갱이가 매우 작아서 눈에 보이지는 않지만 미세 먼지 알갱이 하나하나는 크기와 모양이 일정하므로 고체입니다. 미세 먼지처럼 소금, 설탕, 모래와 같은 가루 물질은 작은 알갱이들이 모여 있는 것으로 모두 고체이죠. 가루 물질을 여러 가지 모양의 그릇에 담으면 가루 전체의 모양은 담는 그릇에 따라 변하 지만 알갱이 하나하나의 모양과 부피는 변하지 않습니다.
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