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  •  ‘후웁’ 숨 들이마시면 몸이 ‘둥둥’…여름철 물놀이에 숨은 과학원리
  • 어린이동아 취재팀
  • 2016-07-27 16:50:13
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‘후웁’ 숨 들이마시면 몸이 ‘둥둥’…여름철 물놀이에 숨은 과학원리

무더위가 이어지는 요즘, 어동이 가족은 물놀이를 하러 바다로 떠났어요.


“앗, 뜨거워.”


해수욕장에 도착한 어동이가 모래사장을 밟자마자 소리쳤어요. 맨발론 걸을 수도 없을 만큼 모래가 뜨거워요. 아아, 바닷물은 얼마나 더 뜨겁겠어요?

걱정하지 않아도 돼요. 바닷물은 모래사장처럼 뜨겁지 않으니까요. 자, 지금부터 해수욕장으로 떠난 어동이를 통해 물놀이에 숨은 과학원리들을 발견해볼까요?


바다보다 뜨거운 모래… ‘비열’의 원리


바닷물이 모래사장처럼 뜨겁지 않은 이유는 물과 모래를 이루는 분자들의 성격에 차이가 있기 때문이에요.


어떤 물질의 온도가 높아지기 위해선 그 물질을 구성하는 분자들이 활발하게 움직여야 해요. 그런데 물을 구성하는 물 분자들은 서로를 당기고 결합하려는 힘이 강해요. 분자들이 사이가 참 좋은 거죠. 그래서 서로 쉽게 떨어지려 하지 않는 물 분자들을 떼어내 분자들이 각자 활발하게 움직이게 하려면 더 많은 열이 필요하겠지요? 다시 말해 웬만한 열을 가해도 물은 온도가 쉽게 올라가지 않는다는 거죠.


반면, 모래를 이루는 분자들은 물 분자보다 비교적 결합력이 떨어져요. 모래 분자들은 별로 친하지 않지요. 그래서 조금만 열을 가해도 분자들이 서로 ‘안녕’ 하고 떨어져서 각자 활발하게 움직이며 온도를 팍팍 높여주지요. 모래사장이 쉽게 뜨거워지는 건 이 때문이랍니다.


이렇게 어떤 물질 1g의 온도를 1도 올리는데 필요한 열의 양을 유식한 말로 ‘비열’이라고 해요. 모래의 비열보다 물의 비열이 훨씬 높다는 얘기죠.


숨을 크게 들이마셔요… ‘부력’의 원리




수영을 배운 지 얼마 되지 않은 어동이. 자꾸만 가라앉네요. 이때 아빠가 소리쳐 알려줍니다. “어동아! 숨을 크게 들이마시렴.”

숨을 크게 들이마시면 허파에 공기가 채워지면서 가슴과 배가 앞으로 불룩 나오겠지요? 그럼 우리 몸의 부피가 커지겠지요. 바로 이때를 과학적으로 ‘부력이 커진다’고 합니다.


부력은 ‘물 위에 뜨는 힘’을 말해요. 그런데 부피가 클수록 부력은 커진답니다. 왜냐고요? 물을 눌러 아래로 밀어내면, 물은 반대로 이 물체를 위로 들어올리려고 해요. 그러니까 더 많은 부피로 물을 누르면, 물은 더 많은 힘으로 그 부피만큼 밀어 올리려 할 테니까요.

숨을 크게 들이마셔 몸의 부피를 크게 만들면 더 쉽게 물에 뜨게 되는 것은 바로 이런 원리랍니다.


물안경 습기를 없애자… ‘표면장력’의 원리




어동이는 바다 속에 사는 예쁜 물고기들을 보고 싶어 물안경을 썼어요. 그런데 이게 웬일? 물안경에 자꾸만 습기가 껴 앞이 보이질 않네요.


그 이유는 바다의 차가운 물과 36.7도나 되는 우리 얼굴의 온도가 차이가 나기 때문이에요. 공기 중 수증기는 차가운 물체에 붙으면 물이 되거든요. 컵에 차가운 물을 담으면 컵 표면에 물방울이 생기는 것이 바로 그 현상이지요. 마찬가지 원리로 물안경과 얼굴 사이에 있는 수증기는 차가운 바닷물과 닿는 물안경 안쪽에 달라붙으면서 물방울이 되지요. 그래서 물안경 안쪽에 김이 서리게 되는 거예요.


이때는 물안경 안쪽에 김서림 방지제를 뿌려서 해결! 김서림 방지제에는 ‘계면활성제’라는 물질이 들어있어요. 계면활성제는 세제, 샴푸, 치약 등에 들어가는 화학물질로, 물분자가 서로를 잡아당기면서 뭉치는 힘인 ‘표면장력’을 약하게 만드는 효과를 내지요. 그래서 물안경 안쪽에 김이 서리지 않게 된답니다.


이원상 기자 leews111@donga.com

도움말=전경수 대전과학고 물리 선생님


어린이동아 취재팀 kids@donga.com

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