건조한 공기와 습도가 높은 공기 중 어느것이 더 무거울까? 이유는?

비가 오고 꿉꿉한 날이면 공기도 더 무겁게 느껴진다.

습하고 더운 여름철 같은 경우에 더더구나 활동하기가 불편해서 그지 그런 느낌이 더 강하다. 반면에 맑고 건조한 날이면 상쾌한 기분이 들고 모든 것이 가볍게 느껴진다. 그래선지, 사람들은 습도가 높은 공기는 더 무겁고, 건조한 공기는 더 가볍다고 생각을 한다. 

 

하지만, 사실은 그 반대이다.

같은 조건이라면 습도가 높은 공기가 더 가볍다. 이런 생각 하시는 분들도 있을 것이다. 공기가 든 빈잔보다는 당연히 물 한잔이 더 무거운데 무슨 소리를 하는 건지??? 맞는 말이다. 물은 당연히 공기보다 무겁다. 액체이니까. 하지만, 습도를 좌우하는 수증기는 물이 아니다. 

 

왜 그런지 따져보자. 

일단 옛날 과학시간에 배웠던 법칙 하나 기억창고에서 꺼내와야만 한다.

 

'아보가'드로의 법칙'

 

내용이 뭔지는 잊어버렸어도 그 이름 정도는 기억이 날 것이다. 아보가드로의 법칙은 모든 기체는 같은 온도, 같은 압력의 같은 부피에선 같은 수의 분자수를 가진다는 것이다. 이 법칙을 먼저 이야기 하는 이유는 혹시나 수증기는 물에 설탕 녹듯이 공기속에 스며드는 것이 아닌가 하는 생각을 할 분들이 있을 것 같아서이다. 그런 것 아니다. 수증기 분자가 하나 공기중에 들어가면 공기 중 산소나 질소 분자 하나는 다른 곳으로 가야만 한다.

 

생각의 기준은 이것이다. 

같은 부피에선 같은 분자수이니 어떤 분자가 더 무겁고 가벼운지를 알면 된다. 공기중 가장 많은 산소분자(O2)의 무게는 원자량으로 32이다. 질소(N2)는 28이다. 반면 수증기(H2O)는 산소 원자 하나 16 + 수소 원자 두 개 2 = 18이다. 즉, 수증기가 산소나 질소보다 가볍다.

 

아래 그림을 보면 좀 더 잘 이해가 될 것이다. 완전히 건조한 공기보다 상대습도가 100%인 공기의 무게가 더 가볍다.

 

 

그러거나 말거나 무슨 상관이 있겠냐고 생각할 분들도 있겠지만, 주택 문제에 있어서 기본적으로 알아두어야만 할 사항이다. 왜냐면 따뜻한 공기는 위쪽으로 올라가는 현상을 설명할 수가 있으며, 왜 겨울철에 천정 구석에서 결로가 생기는지, 왜 지붕쪽에 습기문제들이 더 많이 생기는지 등을 설명해 줄 수 있는 빌딩사이언스의 기본원리 중 하나이기 때문이다.