아래쪽 공기만 물을 누르는 것이 아닙니다
물을 채운 빨대의 윗구멍을 막고 들어 올리면 아래 끝에는 바깥 대기압이 작용합니다. 물기둥 위쪽에도 갇힌 공기가 있지만, 물이 조금 내려가려는 순간 그 공기의 부피가 늘고 압력은 바깥보다 낮아집니다. 아래에서 미는 압력과 위에서 누르는 압력의 차가 물기둥의 무게를 받치면 물은 잠시 머뭅니다.
높이 20센티미터인 물기둥을 받치는 데 필요한 압력 차는 약 1.96킬로파스칼입니다. 바깥 압력을 101.325킬로파스칼로 놓으면 위쪽 공기압이 약 99.36킬로파스칼 이하일 때 이 단순 모형에서 물기둥을 지탱할 수 있습니다.
참고 · Samuel J. Ling · Jeff Sanny · William Moebs — 액체의 깊이와 압력 차 ↗
높이와 밀도가 커지면 더 큰 압력 차가 필요합니다
정지한 액체에서 높이 차로 생기는 압력은 밀도×중력가속도×높이입니다. 같은 빨대라도 물기둥을 두 배 높이면 필요한 압력 차도 두 배가 됩니다. 같은 높이에서 물보다 밀도가 큰 액체를 쓰면 더 큰 차이가 필요합니다.
활동에서 액체 높이와 밀도를 하나씩 바꾸어 보세요. 윗구멍을 열면 위아래가 모두 대기와 이어져 압력 차가 거의 사라지고, 액체는 중력에 따라 아래로 흐릅니다.
실제 빨대에서는 밀폐 여부를 먼저 확인합니다
손가락과 빨대 사이로 공기가 천천히 들어가면 위쪽 압력이 올라가고 물이 떨어집니다. 빨대가 굵거나 액체가 벽에 묻는 정도가 달라지면 표면장력도 눈에 보이는 결과에 영향을 줍니다.
따라서 이 계산은 압력 차가 물기둥을 지탱할 수 있는지 설명하는 기준입니다. 물이 정확히 몇 초 동안 머무는지 예측하려면 공기 누설과 점성까지 측정해야 합니다.