By 혹시 겨울에 세차할 때 뜨거운 물을 사용해 보신 적이 있으신가요?
하지만 실제로 해보면 대번 알 수 있습니다. 진짜로 물이 쉽게 언다는 것을요….
이유 몇가지를 살펴보도록 하겠습니다.
첫 번째…. 우선 뜨거운 물을 차에 뿌리면 차체가 뜨거워집니다. 반면 물의 표면은 쉽게 온도가 떨어지게 됩니다. 이렇게 표면 온도가 떨어져 버리면 차체 부근의 물의 온도와 확연히 차이가 나서 층이 형성됩니다. 윗쪽 층과 아랫쪽 층 사이에서 층이 일단 형성되면 섞이기가 어렵게 됩니다.
이런 현상은 바다같은 거대한 물 속에서도 나타나는 경우가 있습니다. 급격하고 빠른 물의 흐름(조류)이 주변으로부터 보호되면서 흘러 흩어지지 않고 동태평양과 서태평양 사이에 형성되기도 합니다. 이렇게 형성된 구조물은 영향분이 엄청나게 많기 때문에 각종 플랑크톤이 많이 증식하게 되고, 결국 많은 물고기들이 모여들게 됩니다.
고래도 이러한 원리를 잘 이용합니다. 고래가 내는 소리는 수 백 km 밖에서도 들린다고 합니다. 고래는 소리를 바다 속에서 내기 때문에 소리가 3차원적으로 퍼질 것 같은데 실제는 그렇지 않습니다.
바다의 심해에는 매우 찬(4℃ 미만…. 간혹 영하 온도의) 물이 존재하고, 위로 올라갈수록 온도가 올라가서 밀도가 낮아지게 됩니다. 그래서 위의 물이 자연스럽게 심해수와 섞이지 않기 때문에 온도에 따라서 각각의 얇은 층을 형성합니다. 이 얇은 층 사이에서 고래가 소리를 내면 그 소리는 그 층 사이에서만 퍼지게 됩니다. 그래서 고래 위를 지나가는 배에서도 고래 소리를 들을 수 없는 것입니다. 그리고 고래소리는 각각의 얇은 층 사이에서만 전파되므로 2차원, 혹은 1차원으로만 전파됩니다. 그래서 보통 우리가 본능적으로 알고 있는 소리의 감쇠현상과는 다르게 더 멀리 퍼지게 되는 것입니다.
고래소리가 한 층에만 한정되어 전파되는 이유는 광섬유 속에 레이저빛이 전달되는 것과 원리가 매우 비슷합니다. (그 이유는 이 글에서는 생략합니다.)
이와 마찬가지로 차 위의 물에서도 매우 얇지만 그 사이사이에 물의 층이 형성됩니다. 물은 전도율이 별로 크지 않은 부도체이기 때문에 층이 형성되어 대류가 발생하지 않으면 각 층별로 물리적으로 분리되어 밑 부분이 따뜻함에도 불구하고 표면에는 쉽게 얼음이 얼어 버립니다.
세차할 때 뜨거운 물을 뿌려서 세차에 실패하셨던 분들은 다을 아실겁니다. 물을 뿌리고 곧바로 걸레질을 하면 물 전체가 한꺼번에 어는 것이 아니라 표면만 살짝 얼기 때문에 얇은 얼음이 걸레에 쭈욱 밀리는 것을~!!!!
두 번째…. 물은 뜨거우면 공기를 잃어버리는 특성이 있습니다. 기체가 물에 녹는 양이 온도가 높으면 줄어들기 때문에 나타나는 현상입니다. 그래서 차 위에 뿌리기 전의 뜨거운 물은 공기가 별로 존재하지 않게 됩니다. 다른 말로 하면 좀 더 순수한 물(증류수)에 가까워 진 상태라고 보면 될까요?
이러한 증류수는 공기가 녹아있는 물과 비교할 때 비열이 더 낮습니다. 비열은 단위질량의 물체를 가열할 때 필요한 열량이란 것은 다들 아실테니…. 비열이 낮다는 것이 곧바로 쉽게 온도가 떨어질 수 있다는 것을 아실 겁니다.
그래서 쉽게 온도가 떨어지고, 쉽게 얼음이 생길 수 있는 것입니다.
세 번째…. 뜨거운 물이 급격히 온도가 내려가면 물의 온도가 순간적으로 0℃ 밑으로 내려갈 수가 있습니다. 0℃ 밑으로 내려간다고 모든 물이 얼음으로 변하는 것은 아니지만, 일부분은 훨씬 더 쉽게 얼 수 있습니다.
네 번째…. 뜨거운 물이 갑자기 식더라도 김이 계속 나면서 더욱더 쉽게 물의 온도를 떨어뜨릴 수가 있습니다. 부분부분 섞여있는 상태에서 부분적으로 뜨거운 부분의 물 분자들이 증발하면서 찬 부분의 열도 빼앗아 도망갈 수 있는 것입니다.
뭐 이 이외에 다른 이유를 더 댈 수 있는지 모르겠습니다. 과학이란 것이 파고 들면 파고 들수록 더욱더 심오한 세계를 보여주는 것이라서 명확히 이 네가지 이유만 존재하지는 않을테지만…..
어쨌든… 최소한 이만큼의 이유들은 존재합니다.
어때요? 재미있지요?? ^^
얼음을 얼릴 때 특정 조건에서 뜨거운 물이 차가운 물보다 더 빨리 얼 수 있음을 설명하는 이론/실험입니다. 하지만, 세차할 때 뜨거운 물이 문제가 되는 것은 음펨바 효과와는 큰 상관이 없습니다.
참고로 자동차 상식을 말씀드리겠습니다.
자동차의 타이어가 겨울에는 더 내려앉는 모습을 보입니다. 어제, 오늘 이틀동안 갑작스런 강추위가 와서 앞차의 더 많이 주저앉은 타이어 모습을 봤습니다. 물론 이러한 모습은 타이어 속의 공기가 차가워지면서 수축해서 그렇습니다. 타이어 속의 공기도 부피가 온도(℃가 아니라 K)에 비례하니까 추워지면 추워질수록 타이어 속에 공기를 더 넣어줘야 합니다. 겨울철 강추위가 몰려오면 꼭 체크해 줘야 합니다.
또 타이어 속에 수분이 들어가면 문제가 더 심각해집니다… 수증기가 얼면 1000배도 안 되는 부피로 줄어듭니다. 그래서 집에서 일반 펌프로 타이어 속에 공기를 넣으면 안 됩니다.
자동차 정비업소에서 사용하는 컴프레셔라는 기계에는 빨아드린 공기를 압축하면서 수분을 제거합니다. 그렇다고 컴프레셔로 타이어에 바람넣는 것도 돈을 받을 정비소 주인들도 없을테니….. 너무 빠졌다 싶으면 자주 찾아가는 정비소에 몰고 가서 가끔 한번씩 공기를 채워주세요. ^^
참고의 참고로…. 주행하면 할수록 타이어 속의 공기의 온도는 올라가게 되어있습니다. 눌리는 부위가 계속 변하고 회전하게 되면서 마찰 등으로 인해서 타이어의 온도가 올라가는 것이죠. 너무 많은 공기를 넣으면 평소엔 괜찮다가 고속주행시에 터질 위험성이 생기는 이유가 여기에 있습니다.
좋은 정보네요. 자동차는 없지만 나중에 장만하면 참고하지요. ㅎㅎ
네네…
정말 신기한 현상이에요. ^^
그리고 뜨거운 물은 증발해서 질량(또는 부피)이 줄어들게 되므로 더 빠르게 온도가 내려갑니다.
정말 그런 것도 있겠네요.
우와!!! 신기하네요!!!
이런 거 발견하면 좀 알려주세요. ^^