물을 끓이면 왜 물이 보글보글 끓으면서 빠르게 움직이는 건가요?
라면을 먹으려고 물을 끓이거나, 주전자에 물을 넣고 끓이면
물이 보글보글 끓으면서 빠르게 움직이잖아요?
어떤 원리로 열을 가하면 물이 움직이는 건가요?
안녕하세요. 과학전문가입니다.
물이 끓는 것은 온도가 높아지면 액체 상태의 분자들의 운동에너지가 증가하면서 물 내부에서도 물의 기화가 발생하게 되서 기포상태로 분출되는 것입니다. 대기의 압력(기압)의 힘을 이겨내고 액체에서 기체로 변해서 기포 상태로 분출되기 위해서는 100도시 이상의 온도가 되어야 합니다. 대기의 기압을 낮추면 물속의 기화현상도 증가하게 되서 100도시 이하의 온도에서도 물을 끓일 수 있습니다.
물속에 있는 산소와 수소는 100도씨가 되면 기화 됩니다.
물이 100도씨가 되면 산소와 수소가 기화되어 대기중으로 빠져나가는 현상이며, 끓어오르는것처럼 보이는 것입니다.
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
우리가 주전자로 물을 끓일 때, 수증기가 막 나오지요? 그리고 하얀 김이 나는 것을 볼 수 있습니다.
주전자 주둥이에서 처음 나올 때는 온전한 기체였겠지만, 바깥공기와 닿으면서 수증기가 식습니다. 그러면서 물 분자가 액화되는 것입니다. 그래서 김이 발생합니다.
즉, 김은 수증기가 아니고, 액체상의 물입니다.
공기가 없어지면 압력이 0이 됩니다. 물론 이론상이고 실제로는 공기를 완벽하게 없앨 수 없으므로 아주 낮은 압력이 됩니다.
이렇게 되면 물질의 어는점과 끓는점이 매우 낮아지죠. 따라서, 주변의 온도가 끓는점 이상이라면 물이 끓어도 김이 생기지 않습니다.
물체의 상(고체, 액체, 기체)은 온도와 압력에 의해 결정됩니다. 우리는 1기압에 있으니까 0도에서 얼음이 물로 변하고, 100도에서 물이 수증기가 됩니다.
하지만 0.006기압보다 낮은 환경에서는, 물이 되지 않습니다. 얼음은 즉각 수증기가 되어버립니다.
0.006기압보다 낮은 환경이면 진공이나 마찬가지입니다. 진공은 0.001기압 이하를 말하므로, 실험에서도 이정도로 낮추었을 것입니다. 표를 보시면 0.001기압 정도일 때, 얼음과 수증기의 경계선(빨간선)이 0도 아래에 있음을 알 수 있습니다.
이런 상황에서 물이 들어갔다면 어떨까요? 즉시 수증기가 되려고 부글부글 끓게 됩니다. 물이라는 것은 있을 수 없는 상태니까요.
물을 끓이면 물이 보글보글 끓는 이유는 물을 끓이면서 열 에너지가 물 분자에 전달되었기 때문입니다.
열을 받은 물 분자는 운동에너지가 높아져서 빨라집니다.