영하20도 이하에 뜨거운 물을 뿌리면 안개처럼 되는 이유?
요즘 유행하는 영하20도이하로 내려간 상태에서 끓는 물을 공기중에 뿌리면 안개처럼 흩날리게 되는 이유는 무엇입니까? 궁금합니다.
4개의 답변이 있어요!안녕하세요. 과학전문가입니다.
영하20도 이하에 뜨거운 물을 뿌리면 안개처럼 되는 이유는 뜨거운 물이 차가운 물보다 더 빨리 얼기 때문입니다. 이러한 현상은 1963년 음펨바라는 사람이 발견했고 "음펨바 효과(Mpemba effect)"라고 부르고 있습니다. 음펨바 효과의 원인은 2013년 싱가포르 난양 공과대학 연구팀이 발표했는데, 물의 온도가 올라가면 물분자 사이의 수소결합이 길어짐에 따라서 물분자 내부의 공유결합은 짧아지기 때문에 에너지를 방출한다고 합니다. 그래서 동일한 조건에서 냉각시키면 에너지를 방출한 따뜻한 물이 더 빨리 어는 것이라고 주장하였습니다.
안녕하세요. 이상현 과학전문가입니다.
공중으로 산산히 부숴진 물방울들은 부피당 표면적이 늘어나기 때문에, 주변차가운공기들에 의해 쉽게 차가워집니다.
이로인해 빠르게 응결되어 얼음조각으로 변하게됩니다.
감사합니다.
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
시베리아에서 겨울 동안은 낮에도 영하 20도 이하로 내려가는 경우가 많습니다.
지역에 따라 다르지만, 심한경우는 태양이 떠 있음에도 영하 4-50도 에 달하는 경우도 있죠.
이렇게 되면 컵에 담긴 물을 뿌릴 때 그 물이 얼어서 바닥에 떨어지는 일이 생깁니다.
물이 컵에 담겨있을 때와는 다르게, 물을 공중에 뿌리게 되면 컵에 담겨있을 때보다 표면적이 커집니다.
가령 가로세로높이 10cm 인 정육면체가 있습니다. 이 것의 표면적은
100㎠ * 6 = 600㎠
이 됩니다.
그런데 이게 잘라져서 각 1cm인 정육면체를 가지고 원래의 10cm짜리 정육면체를 만든다면 표면적은
1㎠ * 6 * 1000 = 6000㎠
이 됩니다.
표면적이 커지면 외부 온도에 보다 민감하게 반응하게 되고,
또한 물방울이 작으니 열용량이 작아져 더욱 민감해집니다.
한방울의 물을 끓이는데는 라이터불로도 금방이지만, 한주전자의 물은 가스렌즈로도 한참 걸리는 원리죠.
집에서도 간단한 실험이 가능합니다.
분무기 안에 뜨거운 물을 넣건, 차가운 물을 넣건, 분무기에서 분사되는 물을 맞아보면,
별반 차이가 없습니다.
음펨바 효과에 의하면 뜨거운 물이 더 빨리 업니다.
아직 여러 가설들이 있지만 정확히 증명되지는 않았습니다.
물을 가열할 때 공유 결합 길이를 줄여가면서 에너지를 놓게되는데,
뜨거운 물이 에너지 양이 많아 냉각시에 더 빠른 에너지로 방출되기 때문이라고 합니다.
따라서 물이 즉시 얼어서 안개처럼 흩날리게 됩니다.
