우리가 몰랐던 물의 성질들

우리가 몰랐던 물의 성질들

온도에 따라 고체, 액체, 기체로 자유자재 변신

여러분, 물은 변신의 명수랍니다. 어떻게 변신하냐고요? '물'이라고 하면 그 모습이 '액체'로만 생각되지요?
그러나 물은 온도에 따라 0 ℃ 이하에서는 얼음인 고체의 형태로, 0 ℃∼100 ℃에서는 액체 상태로, 100 ℃ 이상에서는 수증기인 기체의 모습으로 변신하지 않습니까? 그래서 물을 변신의 명수라고 하는 것입니다.

◈ 물은 변신의 명수이자 요술쟁이

실제로 실험실에서처럼 인공적으로 만들어진 조건이 아닌 보통의 기압에서 액체, 고체, 기체 등 세 가지의 모습을 보여 주는 물질은 물밖에 없다고 해요.
물이 이렇게 고체, 액체, 기체의 형태로 다양하게 변하기 때문에, 우리의 눈과 귀를 즐겁게 해 주는 아름다운 자연 현상을 연출해 내기도 합니다.
하늘 높이 떠 있는 새털구름, 뭉게구름과 같은 구름들, 새벽녘과 저녁나절의 아름다운 노을, 바다에 높은 산처럼 떠 있는 빙산과 서서히 이동하는 빙하, 언제나 바라봐도 아름답고 신비한 무지개, 겨울날 세상을 온통 하얀 세상으로 만들어 주는 눈송이, 꽃처럼 피어났다가 사라지는 서리, 절벽 위에서 끊임없이 떨어지는 폭포수, 끝도 없이 넓고 넓은 바다... 이 모든 것들은 다 물이 연출하는 환상적인 작품들이지요.
자, 그러면 물이 얼음으로 변할 때 그 성질은 어떻게 변하는지 알아 보기로 할까요?
첫째, 부피가 커집니다. 겨울철에 수도관이 얼면 터지는 이유가 바로 여기에 있습니다. 그러니까 수돗물을 보낼 때는 물이 얼지 않도록 하는 것이 가장 큰 일 중의 하나랍니다.
둘째, 물은 액체일 때 열 전도가 잘 되지만, 얼음이 되면 열 전도가 잘 되지 않지요. 만약 얼음이 물처럼 열 전도가 잘 된다면 추운 겨울날 얼음 낚시도 불가능할 뿐 아니라 모든 물이 얼어 버려 물 속의 모든 생물들은 얼어 죽게 되겠지요.
셋째, 얼음이 녹을 때에는 당연히 열이 필요하겠지요? 즉 0 ℃의 얼음 1 g이 물로 바뀔 때에는 79.7 ㎈가 필요한데, 이것을 융해열이라고 해요. 기온이 올라 눈이 녹게 되면 한꺼번에 녹게 되는 것이 아니고, 눈이 열을 서서히 흡수하기 때문에 눈은 서서히 녹게 된답니다.
만일 융해열이 이보다 작아서 쌓인 눈이 순식간에 녹아 버리게 된다면 어떻게 될까요? 매년 눈 녹는 시기에 한꺼번에 큰 홍수가 나서 많은 사람들이 물난리를 겪게 될 것입니다. 그러니까 물의 이런 특성이 없었다면 인류가 이 지구상에서 살아가는 데 무척이나 힘들었을 거예요.

◈ 부지런한 물
여러분, 바다를 채우고 있는 물은 약 13억 1900만 ㎦으로 지구상 물 전체의 97 %나 차지하고 있답니다. 정말 엄청난 양이지요? 바로 그 바다에서는 매년 약 34만 3000 ㎦ 이상의 물이 증발해 대기 중으로 올라가고 있는데, 그 또한 엄청난 양이지요. 그리고 저 바다 밑바닥에 가라앉은 물까지 다 순환하려면 약 2000 년 정도의 세월이 필요하다고 하니 굉장한 시간이지요.
이처럼 지구상에 존재하는 모든 물의 순환 과정에서 거대한 펌프 역할을 하는 것은 무엇일까요? 바로 하늘 높이 떠 있는 태양입니다. 즉 태양으로부터 전달되는 태양열 에너지로 인해서 지구상의 물들이 대기 중으로 증발을 하게 되는 것이랍니다.
물론, 태양열에 의해 대기 중으로 올라갔던 물은 비나 눈이 돼 다시 지상으로 되돌아오지요. 따라서 어떤 경우에도 대기 중에는 늘 일정하게 1290만 t 정도의 수분이 존재할 수밖에 없다고 해요. 자연의 질서가 신비롭게 느껴지지 않나요?
만약 대기 중에 있는 물이 전부 비로 쏟아져 내린다면 어떻게 될까요? 그렇게 된다면 지구의 모든 표면이 똑같이 25 mm의 물로 덮이게 된다고 해요. 실제로는 울퉁불퉁한 땅의 모양새로 엄청난 물난리가 나겠지요.
물이 순환하는 데 있어 가장 빠른 경우는, 증발된 물이 바로 스콜이 돼 되돌아오는 경우입니다. 스콜이란, 주로 적도 부근의 지역에서 매일 낮 한두 시간 정도 일시에 쏟아져 내리는 소나기？말해요.
지금 이 순간에도 쉬지 않고 부지런히 흐르고 있는 물. 그럼으로써 세상의 모든 생물들을 살아 있게 하는 물이 얼마나 소중하고 고마운지 모르겠어요. 어린이 여러분도 물처럼 부지런히 살아가면서, 모든 이웃들에게 이로운 존재가 됐으면 좋겠습니다.

- 소년한국일보-