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따뜻한 목욕물의 기포는 수증기
 Science Column
신나는 과학 칼럼
작성자 류성철
작성일 2007/01/17 (수)
ㆍ추천: 0  ㆍ조회: 2784      
따뜻한 목욕물의 기포는 수증기
한 재 영

갑자기 추워진 날씨 올 겨울은 유난히 추울 것이라고 한다. 겨울에 춥고 눈이 많이 오는 다음 해에는 풍년이 든다고 하는데.... 추위를 많이 타고 감기에 잘 걸리는 사람들은 따뜻한 목욕물속에서의 휴식을 떠올릴 것이다. 그 편안하고 따뜻한 휴식을 생각하면서 모락모락 김이 나오는 목욕물을 받으면 무엇인가 녹아있는 것처럼 희뿌연 물이 나오는 것을 볼 수 있다. 왜 그런 것일까? 무엇이 녹아 있는 것인가? 아니면 탄산음료처럼 물에 녹아있던 이산화탄소가 밖으로 나온 것일까?
탄산음료를 컵에 따라놓으면 물속에 녹아있던 이산화탄소가 방울져 나오게 된다. 기체의 용해도는 압력에 비례하고 온도에 반비례하기 때문에 온도가 높을수록 기포는 빠르게 나온다. 그리고 탄산음료는 낮은 온도에서 높은 압력을 가하면서 물에 이산화탄소를 강제로 녹여 놓은 것인데 뚜껑을 열면 압력이 줄어들어 과포화로 녹아있던 이산화탄소가 밖으로 빠져 나온다. 물에는 공기나 소독용 염소가 녹아 있지만 기체로 뿌옇게 나올 정도로 많이 녹아 있지는 않다. 그렇지만 물이 가열되는 모양을 살펴보면 희뿌연 물의 정체를 알 수 있다. 보일러에서 물이 가열될 때에는 주전자에서 물이 데워지는 것처럼 바닥으로부터 뜨거워지고 대류가 일어나면서 천천히 온도가 올라가는 것이 아니다. 뜨거운 금속관으로 물이 통과하면서 순식간에 데워진다. 그러면 금속관과 접촉하는 물의 온도는 100℃보다 높아지고 그 물은 수증기로 바뀌게 된다. 그래서 수증기 기포가 많이 생긴 상태에서 물이 수도관밖으로 나오기 때문에 뿌옇게 되는 것이다.
희뿌연 기포가 수증기라는 사실은 물이 잠시 뒤에는 맑아지는 것으로 알 수 있다. 금속관을 지나온 물은 골고루 데워지지 않았기 때문에 기포 주위의 물은 100℃보다 낮으며 기포는 주위의 물에 열을 빼앗기면서 수증기에서 다시 물이 되고 희뿌연 물은 맑아진다
그리고 찬 물을 틀어도 수도꼭지에서 뿌연 물이 나오는 경우가 있는데 그것은 수도꼭지 끝부분에 가는 망사가 있어 그것에 의해 물이 흩어져 떨어지고 그 속으로 공기가 들어갔기 때문이다. 공기에 의한 기포가 없어질때는 뜨거운 물의 수증기처럼 스르르 없어지는 것이 아니고 탄산음료의 기포처럼 위로 떠오르고 점점 커지면서 없어진다. 같은 모습이지만 그 원인은 다른 것이다. 같은 현상처럼 보이지만 전혀 다른 원인에 의해 만들어지는 것들이 종종 있다. 생활 속의 여러 현상들에 대해 의문점을 가져보고 그 이유를 나름대로 한 번 생각하면서 우리들의 사고폭을 넓혀 보자.

한겨레 신나는 과학 칼럼 10
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2011-01-28 00:57
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