천객만래 [千客萬來] (It has an interminable succession of visitors)

얼음이 물에 뜨는 이유 


지구의 약 70%를 차지하고 있는 물은 다른 물질에는 없는 특이한 성질을 가지고 있다.

대부분의 물질은 고체상태일 때가 액체상태일 때보다 부피가 작지만, 물은 4℃일 때 부피가 가장 작고 얼면 부피가 커진다. 그 이유가 뭘까?

물은 산소원자 1개에 수소원자 두 개가 결합하여 물분자를 이룬다. 수소원자 두 개가 한쪽으로 약간 몰려서 산소원자에 붙어있다. V자형의 양끝에 수소원자가 붙어있고 꼭지점에 산소원자가 붙어있는 꼴이다. 그리고 수소 원자 쪽은 양전기를 띠고 산소 원자 쪽은 음전기를 띤다. 이 때문에 한 물분자의 산소가 다른 물분자의 수소를 끌어당기는 힘이 생긴다. 이 힘 때문에 물분자들은 서로 끌어당겨 모여 있게 되고 쉽게 증발되지 않아 액체로 남아 있을 수 있다. 만일 이 힘이 없다면 물분자 하나하나는 뿔뿔이 흩어져 기체로 날아가고 지구상에는 물이 한 방울도 존재할 수가 없게 된다.

온도가 낮아져 얼음으로 변할 때 이 힘은 물분자들을 끌어당겨 고체를 형성한다. V자형의 꼭지점에 있는 산소 원자는 다른 물분자들의 수소를 끌어당겨 산소 원자 1개에 4개의 수소가 달라붙는다. 수소들이 정사면체의 꼭지점에 하나씩 있고 중심에 산소원자가 있는 모양이다. 마치 방조제를 쌓을 때 쓰이는 콘크리트 구조물을 연상시킨다. 물분자들이 이런 식으로 결합하게 되면 액체로 있을 때보다 얼음일 때 공간을 더 많이 차지하게 되어 부피가 커지고 밀도가 작아진다. 이것이 얼음이 물에 뜨는 이유이다.

만일 얼음의 밀도가 물보다 크다면 수면에서 얼음이 얼자마자 바닥으로 가라앉는 현상이 계속적으로 일어나 결국 호수나 강 전체가 밑바닥까지 꽁꽁 얼어붙어 서식하는 생물들이 모두 죽고 말 것이다. 



 

 

Posted by SB패밀리

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밤에 소리가 잘들리는 이유 
 

밤중에 자동차 소음이 더 시끄럽게 느껴지는 까닭은 공기의 온도와 밀도 차이 때문입니다. 

소리는 기온이 높고 밀도가 낮은 곳에서는 빠르게, 기온이 낮고 밀도가 높은 곳에서는 느리게 나아갑니다. 따라서 소리는 사방으로 퍼져 나가다가 공기 온도나 밀도가 다른 경계면을 만나면 기온이 낮고 밀도가 큰 곳으로 꺾이게 됩니다. 

밤이 되면 지표면은 빨리 식지만 대기는 서서히 식으므로 지표면 근처의 기온이 더 낮아집니다. 즉 지표면 근처의 공기는 밀도가 크고, 위로 올라갈수록 공기 밀도는 낮죠. 이 때문에 소리가 밤에는 지표면 쪽으로 꺾이고, 반대로 낮에는 공중으로 꺾여 퍼지게 됩니다. 그래서 낮에는 지면보다 공중의 소리가 더 잘 들리고, 밤에는 땅 가까운 곳의 소리가 더 잘 들린답니다. 자동차 소음이 밤에 더 시끄럽게 들리는 것도 같은 이유랍니다. 

소리의 굴절(꺾임)은 온도 분포가 같지 않은 물 속에서도 일어납니다. 수심에 따라 수온이 다르니까요. 따라서 초음파로 해저면을 조사할 때 애를 먹지만, 바다 속에 숨어 다니는 잠수함에게는 유리하게 작용한답니다.  

 

Posted by SB패밀리

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물이 표면부터 어는 이유. 


겨울이 되면 기온은 어느점을 향해 내려간다. 그러면, 호수나 강물도 온도가 떨어지게 된다. 강물중 차가운 대기와 접한 표면의 물이 먼저 차가워진다. 차가워진 물은 밀도가 커져 아래쪽으로 가라앉게되고 아래쪽에 있던 덜 차가운 물이 위로 밀려 올라오는 순환이 일어나 전체적인 물의 온도는 더욱 떨어지게 된다.  

이런 원리로 본다면 항상 아래쪽에 더 차가운 물이 존재하므로 아래쪽부터 물이 얼어 나중에는 표면까지 얼어야 할 것 같다. 그렇다면 물 속에 사는 물고기는 모두 겨울이 되면 죽어버리고 말것이다. 하지만 물이란 물질은 참 신기한 특성을 갖고 있다. 

물은 4도에서 그 밀도가 가장 크다. 온도가 낮아지면 물의 밀도가 증가한다. 그러다가 4도가 되면 최대의 밀도를 보이고 온도가 더 낮아지면 오히려 밀도가 작아진다. 이는 얼음이 물에 뜨는 것을 보면 쉽게 알수 있다. 그러므로, 기온이 섭씨 4도 아래로 내려가면 물의 순환이 멈춘다. 4도의 온도를 갖는 물은 아래쪽에 자리잡고 있고 온도가 4도보다 더 내려간 물은 오히려 밀도가 작아져 위쪽에 위치하는 것이다. 이렇게 되면 표면부터 물이 얼게 된다. 결국 한겨울에도 물고기가 살아남을 수있는 것은 물의 특이한 성질 때문이다.  

 

Posted by SB패밀리

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