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[소년중앙] 공기 중에 있는 물방울을 눈앞에 나타내보자

[한국 중앙일보] 기사입력 2020/02/16 17:02







‘과학, 실험, 으악 따분해!’라고 느낀 적 있나요. 이제 걱정하지 말아요. 소년중앙이 집에서 준비할 수 있는 물건으로 재미있는 실험을 시작합니다. 초등학교 과학 연구 교사 모임 아꿈선(www.아꿈선.com)과 함께하는 소꿈연구실이에요. 소꿈연구실에서 가벼운 실험을 하나씩 성공하다 보면 과학과 친해질 수 있을 거예요. 차근차근 따라 해 보고, 소년중앙 홈페이지(sojoong.joins.com)에 인증도 해봅시다.


실험 ①. 이슬 발생 실험하기

준비물



[아꿈선]





차가운 물, 얼음, 집기병 또는 유리잔, 병 표면 닦을 수건

실험 방법



[아꿈선]





① 집기병에 차가운 물을 넣고 얼음을 넣습니다.



[아꿈선]





② 표면에 묻어있는 물이 없도록 마른 수건으로 닦고 집기병 표면에서 일어나는 현상을 살핍니다.



[아꿈선]





③ 3분 정도 기다리면 공기 중에 있던 수증기가 차가운 집기병 표면과 만나 응결해 물방울이 생깁니다. 비슷한 현상이 이슬입니다. 이슬은 밤이 돼 기온이 낮아지면 공기 중의 수증기가 응결해 나뭇가지·풀잎 등에 물방울로 맺히는 현상을 말해요.

실험 ②. 안개 발생 실험하기

준비물



[아꿈선]





따뜻한 물, 얼음, 집기병 또는 유리잔, 점화기(보호자의 도움을 받아 이용), 향, 물을 버릴 수조

실험 방법



[아꿈선]





① 집기병 안에 따뜻한 물을 넣어 병 내부를 데웁니다. 이후 수조에 물을 버립니다.



[아꿈선]





② 점화기로 향에 불을 붙이고 향 연기를 집기병 안에 넣습니다. 향 연기를 너무 오래 넣으면 안개와 헷갈릴 수 있으므로 1초만 넣습니다.



[아꿈선]





③ 집기병 위에 얼음을 넣은 통을 올립니다.



[아꿈선]





④ 집기병 안의 변화를 잘 볼 수 있도록 뒤에 검은 도화지를 배경으로 설치합니다.



[아꿈선]





⑤ 집기병 안이 점점 흐려지는 걸 볼 수 있습니다. 집기병 안 따뜻한 수증기가 얼음덩어리의 영향으로 차가워진 공기와 만나 응결하기 때문이죠.



[아꿈선]





⑥ 자연 현상의 안개라고 표현할 수 있는 현상입니다. 안개는 지표면 근처의 공기가 차가워졌을 때 공기 중에 있던 수증기가 응결해 작은 물방울로 변해 떠 있는 거예요.

오늘의 개념. 공기 속 물의 다양한 형태









Q. 공기에 왜 물이 있을까요.

운동장을 흠뻑 적셨던 빗방울은 모두 어디로 가버린 걸까요. 운동장 표면 물이 주변 열을 흡수하면, 액체가 기체가 되는 '증발 현상'이 일어납니다. 널어놓은 빨래나 호수 표면, 물을 담은 컵에서도 일어나죠. 증발 현상으로 공기 중 기체 상태의 물인 수증기가 생기는 거예요.

Q. 수증기는 물로 다시 안 변하나요.
물질이 고체·액체·기체로 변화하는 것은 에너지의 흡수와 방출에 따릅니다. 물이 기체가 되려면 열에너지가 필요해요. 열에너지의 양은 100?C보다 적어도 가능한데, 액체 상태 물을 전부 기체로 만들려면 100?C 정도의 열에너지가 필요하죠. 비슷한 이유로 0?C보다 낮은 영하의 온도에서도 공기 속에 기체 상태의 물이 있어요. 공기 속의 물을 전부 고체로 만들려면 영하보다 훨씬 낮은 온도가 되어야 하고요. 즉, 기온에 따라 공기 중에 있는 물의 양은 달라지겠지만 언제나 수증기가 들어 있죠.

Q. 안개는 어떻게 생기죠.
지표와 가까운 공기 중에 물방울이 떠다니며 뿌연 연기처럼 앞을 보이지 않게 하는 것을 안개라고 불러요. 안개는 강가·호숫가·바닷가 같은 물기가 많은 곳에서 봄·가을 새벽에 잘 만들어져요. 새벽에 안개가 많이 생기는 까닭은 그때 낮과 밤의 기온 차가 크기 때문이에요. 기온이 내려가면 대기 중의 수증기가 응결해서 아주 작은 물방울 상태로 변합니다. 이때 먼지와 같은 응결핵이 있으면 수증기가 물방울로 응결이 잘돼 안개가 쉽게 생겨요. 대기 오염이 심한 곳이나 공장 지대에는 먼지들이 많이 떠다녀 응결핵의 역할을 해 안개가 잘 생겨요. 안개 중에는 사람이 목숨을 잃을 수 있는 스모그 등 위험한 안개도 있어요. 공장·자동차 등에서 나온 위험한 연기가 섞여 만들어지는 나쁜 안개죠.

Q. 이슬·구름·안개·서리 무엇이 다를까요.
구름·비·이슬·안개 모두 공기 속에 수증기가 응결해 물방울이 된다는 점이 같아 구분이 어려울 수 있어요. 이슬은 풀잎·나뭇잎·창문·거미줄 등 물체에 맺혀요. 구름·안개에 비해 물방울의 크기가 크죠. 이슬의 친구인 서리는 수증기가 닿는 지표면이나 물체의 온도가 0?C 이하일 때 이슬로 맺히지 않고 바로 어는 것을 말해요. 구름은 지표면에서 높이 떨어진 곳에서 기온 변화와 공기의 압력차로 물방울이 돼요. 안개는 지표면의 온도 변화로 물방울이 되고요. 작은 물방울이 수없이 떠 있는 현상이라는 점에서 구름·안개는 근본적으로 같죠. 둘을 구분할 수 있는 건 위치예요. 밑부분이 지표면과 접해 있으면 안개, 밑부분이 지표면에서 떨어져 있다면 구름이에요. 관측자가 보는 위치에 따라서도 달라질 수 있어요. 구름이 떠다니다가 높은 산기슭을 만났을 때 이를 지상에서 관측하면 구름이겠죠. 관측자가 산 위에 있어 지표면과 접해 보인 걸로 관측하면 안개겠고요.

정리=강민혜 기자 kang.minhye@joongang.co.kr, 도움말=김선왕 아꿈선 영상팀장


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