계란이 소금물에 뜨는 이유가 뭔가요?

Question

시골에서 된장 담그는 모습을 본적이 있습니다.

소금물에 계란을 띄워서 염도를,

측정하는 모습을 봤습니다. 소금농도가 높을수록 물에

뜨는 것 같은데 계란이 물에 뜨는 원리가 궁금하네요.

감사합니다.

Answer 1

안녕하세요. 과학전문가입니다.

액체와 고체, 액체와 액체 사이에 어느것이 위로 올라올 것인가에 대한 주요인자는 '밀도'입니다.

초기 물에 계란을 넣었을때는 물의 밀도가 계란보다 높기 때문에 계란이 가라앉는 것이고, 소금을 넣어 소금물이 된 후 밀도가 계란보다 높아지면 계란이 뜨는 원리입니다.

물에 소금을 넣으면 밀도가 증가하는 원리는 다음 식에서 쉽게 알 수 있습니다.

밀도 = 질량/부피

밀도는 질량대비 부피가 작거나, 부피대비 질량이 높으면 큰 값을 가집니다.

예를들면, 액체금속인 수은은 밀도가 13 g/cm3가 넘습니다. 기름은 1보다 작아서 물에 뜨지요.

소금은 단일성분이 아니기 때문에 그 밀도가 다 다르지만, 가장 기본이 되는 NaCl의 밀도가 2.17 g/cm3이므로 대략 이 근방의 값을 가지게 됩니다.

따라서 물에 녹이게되면, 첨가된 소금 2.17g대비 부피는 1cm3밖에 증가하지 않기 때문에 밀도가 증가하게 됩니다. 따라서, 소금을 많이 넣을수록 소금물의 밀도는 증가하고 어느순간 계란의 밀도보다 높아지면 계란이 뜨게 될 것입니다.

답변이 되었길 바랍니다 :)

Answer 2

안녕하세요. 조진우 약사입니다.

물에 소금을 타면 소금물이 되고 물보다 밀도가 커집니다.

물에 물체가 뜨는 것은 '부력'이라는 힘에 의해 결정되게 됩니다.

부력에 의해 물체가 뜨는 힘을 나타내는 수학 식으로는

F = (유체의 밀도 - 물체의 밀도) *물체가 밀어낸 유체의 부피 * 중력가속도

이때 물체가 유체보다 밀도가 크면 유체(물) 밑으로 가라앉고,

그반대로 유체가 물체보다 밀도가 높을 경우 위 방향으로 떠오르게 됩니다.

이런 과학적 식에 따라 소금이 들어갈수록 떠오르는 부피가 달라져 대략적으로 계산을 할 수 있게됩니다.

감사합니다.

Answer 3

안녕하세요. 김현준 과학전문가입니다.

모든 물체가 물에 뜨고 가라앉는 것은 비중과 관련이 있습니다. 물의 비중 1과 대비하여 1보다 크면 가라앉고 1보다 작으면 뜨게 됩니다. 계란의 경우 1.06 정도 되기 때문에 (계란의 비중이 물보다 크기 때문에) 계란을 물에다 넣으면 가라앉게 됩니다. 그런데 소금물의 경우 소금과 물이 혼합된 형태라서 물보다 밀도가 더 커서 비중 또한 물보다 큽니다. 여기에 소금을 점점 더 녹일수록 밀도가 점점 더 커지고 비중또한 점점 더 커져서 결국 계란의 밀도와 같은 값은 나타낼 것이고, 이보더 소금을 더 녹이다보면 소금물이 계란보다 밀도가 커지고 비중이 커져서 계란이 물에 뜨게 되는 원리입니다.

이를 좀더 자세히 풀어서 설명을 드리자면 다음과 같습니다.

먼저 물과 소금물의 밀도를 알고 이를 비중과 연결하여 생각하면 됩니다. 밀도 = 질량 / 부피 입니다. 즉 밀도는 단위 부피당 갖는 질량이라서 같은 부피일 경우 질량이 크다면 밀도가 크게 됩니다. 즉 그냥 물의 경우 단위 부피당 질량이 1이라고 하면, 소금물의 경우 단위 부피당 질량은 (물+소금) 이 질량이 되어 상대적으로 밀도가 더 큽니다. (밥그릇에 물 한컵 받았을 때보다 같은 밥그릇에 소금물 한컵 받았을 때가 소금이 녹아 있어서 질량이 더 크다는 의미). 따라서 소금물의 밀도가 그냥 물(순수한 물)보다 밀도가 더 큽니다.

물에 뜨는지 여부를 파악하는데는 따로 비중 이란 개념을 사용합니다. 비중이란 물질의 밀도를 물의 밀도로 나누어 준 값입니다. 즉 물의 밀도와 비교한 상대적인 값으로 나타나게 되는 것입니다. 어떤 물체의 비중이 물(1)보다 크면 가라앉고 물(1)보다 작으면 뜹니다.

그래서 물의 비중을 1이라고 놓습니다. 계란의 비중이 1.06 이라 계란을 물에 넣으면 당연히 가라앉습니다. 소금물의 경우 (소금이 녹아있어서) 순수한 물보다 밀도가 큽니다. 소금을 더 많이 녹일수록 밀도가 점점 커지게 되고, 당연히 비중도 점점 커지게 됩니다. 소금을 계속 녹여서 소금물의 밀도가 어느정도 다다르면 (대략 6% 정도) 소금물의 밀도와 계란의 밀도가 비슷해지고, 밀도가 비슷해지면 비중도 비슷해집니다. 따라서 소금을 계속 넣어서 대략 6%보다 더 넣게되면 그때부터는 소금물의 밀도가 계란의 밀도보다 크게되고, 다시 말해 소금물의 비중이 계란의 비중보다 크게 되므로, 계란이 비중이 작아서 소금물에 뜨게 되는 원리입니다.