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연재 기사

얼음 속에 갇힌 설인을 구하라!

어린이과학동아 2005.11.1522호

레오미스터리연구소에 얼음 속에 갇힌 설인이 나타났다는 제보가 들어왔다. 이런 흥미진진한제보에 레오가 빠질수없지! 당장 얼음속 설인을 만나러떠난레오.

그런데이럴수가…! 얼음속에 설인이 살아있는 것이 아닌가! 설인을 꺼내 주려면 빨리 얼음을 녹여야 하는데….

“도와 줘, 과학해결사! 얼음을 빨리 녹여 설인을 구해 줘~!”



얼음의성질먼저알기!
얼음을 빨리 녹이려면 얼음이 어떤 특성을 갖는지 아는 것도 중요하겠죠.
얼음의 특성은 무엇일까요?

물의 비밀온도0℃
순수한 물은 0℃가 되면 얼음으로 변해요. 100℃에서는 수증기로 변하죠.
0℃에서 물이 얼음이 되는 이유는 물 분자의 구조가 결정 형태로 재배열되기 때문이랍니다. 물의 온도를 계속 낮추면 모든 물이 얼음이 될 때까지 0℃로 온도를 유지하고 있어요.그 이유는 물이 얼음으로 바뀌면서 열을 계속 내 놓아 온도가 내려가는 것을 방해하기 때문이랍니다. 물이 변신하는 온도인 0℃.참 신기하죠?

짭짤하게 녹여주마!
소금을 얼음에 뿌리면 얼음이 녹는다는 사실! 알고 있었니? 겨울에 눈이 많이 오면 도로에 소금을 뿌린다는 것에 착안해서 얼음에 소금을 뿌려 녹이 기로 했어.
77.6g의 얼음에 소금을 뿌리자 30분후 59㎖의 얼음이 녹았어. 78%의 얼음이 녹은 거지. 빨리 얼음을 녹이고 싶다면 소금을 이용해 봐!

비밀은 바로 어는점
어는점이란 물이 얼기 시작하는 온도를 말해요. 우리가 흔히 알고 있는 0℃가 바로 어는점이죠.하지만 0℃라는 것은 순수한 물의 어는점이에요. 물에 불순물이 섞이면 어는점이 달라진답니다.
바로 이러한 원리 때문에 얼음이 빨리 녹은 것이에요. 얼음에 소금을 뿌리면 어는점이 -20℃ 가량 내려가게 돼 얼음이 쉽게 녹는답니다.

어는점이 내려가면 물이 어는 데 그만큼 더 낮은 온도가 필요하게 되는 것이지요. 소금 이외에 염화칼슘이라는 물질도 같은 원리를 이용해 얼음을 빨리 녹게 하기 때문에 제설제로 많이 사용한답니다.
얼음 + 소금 = 낮은 온도얼음에 소금을 뿌리면 얼음은 더 잘 녹지만 온도도 무척 낮아집니다. 그 이유는 바로 얼음이 녹으면서 주위의 열에너지를 빼앗고, 소금이 물에 녹으면서도 주변의 열에너지를 흡수하기 때문이지요. 얼음과 소금의 비율이 3:1일 때 온도가 -24℃까지 내려가기도 한답니다.


얼음을깨면빨리녹아!
{BIMG_R11}우리는 얼음을 깨뜨려서 빨리 녹도록 했어.덩어리로 이루어진 소금보다 알갱이의 소금이 물에 더 잘 녹는 것처럼 얼음도 작은 알갱이의 얼음이 더 잘 녹지 않겠어? 80.9g의 얼음을 깨뜨려 30분 동안 두었더니 60㎖가 녹았어. 얼음의 74%가 녹은 거야. 같은 양의 얼음인데 왜 더 잘 녹은 걸까?

비밀은 바로 표면적
맞아요. 친구들이 생각한 것처럼 알갱이의 소금이 물에 더 잘 녹는 것과 같은 원리로 크기가 작은 얼음이 더 잘 녹는 것이랍니다. 큰 덩어리의 얼음을 작게 부수면 따뜻한 공기와 얼음이 만나는 면적이 넓어져 더 잘 녹는 것이지요.

빙산의 일각에 숨은 비밀
빙산의 일각이라는 말은 드러난 부분보다 감춰진 부분이 더 많을 때 쓰는 말입니다. 이말에는 바로 얼음의 비밀이 숨어 있지요. 얼음이 얼면서 부피가 약 10분의 1가량 늘어난다는 것을 친구들은 이미 알고 있죠? 얼음은 이렇게 부피가 늘어난 10분의 1 만큼만 물 위에 뜨고 나머지는 물 속에 몸을 감추고 있답니다.
그렇기 때문에 빙산이 있는 곳을 항해하는 배들은 물 속에 숨어 있는 나머지 거대한 부분을 주의해야 하지요. 빙산의 일각을 무시해서는 큰 코 다친답니다.

살랑~살랑~ 바람이녹인다!
선풍기 앞에서 아이스크림을 먹으면 아이스크림이 더 빨리 녹더라구. 바로 이 원리를 이용해 얼음에 바람을 불어 주면 얼음이 더 빨리 녹을 거라고 생각한 거야. 30분 동안 열심히 얼음에 바람을 일으킨 결과 82.2g의 얼음이 54㎖ 녹았어.
65.6%의 얼음이 녹은 거지. 바람이 불면 시원해 지는데 왜 얼음을 더 잘 녹게 하는 걸까?

비밀은 바로 공기 이동
얼음이 녹기 위해서는 필요한 열에너지를 흡수해야 합니다. 얼음을 가만히 두면 얼음 때문에 차가워진 공기가 얼음 주변에 머물면서 열에너지를 흡수하지 못하게 하지요. 여기에 바람을 불어 주면 주변의 차가운 공기가 다른 곳으로 이동하고 얼음이 흡수할 수 있는 열에너지를 가진 따듯한 공기를 만날수 있게 되어 얼음이 더 잘 녹는 것이랍니다. 하지만 바람의 온도가 얼음보다 더 차가울 경우에는 얼음이 녹기는커녕 더 꽁꽁 얼어 버린답니다. 바람이 분다고 얼음이 항상 빨리 녹는 것은 아니지요.

투명한 얼음 만들기
물은 투명한데 얼음이 되면 하얗게 변하는 이유는 바로 얼음 속의 공기 때문이랍니다.
얼음이 얼면서 물 속에 녹아 있던 공기가 미처 빠져나가지 못하고 갇혀 있는 것이지요.
그러므로 투명한 얼음을 만들려면 얼음이 천천히 얼도록 해 공기가 빠져나갈 수 있게 해주면 투명한 얼음을 만들 수 있답니다.

빛으로녹여주마!
볼록 렌즈를 이용하면 빛을 모아 종이에 불도 붙일 수 있다는 걸 알고 있지? 바로 이런 방법을 이용해 얼음을 녹여 보았어. 볼록 렌즈로 빛을 모아 30분 동안 얼음에 비추었어. 그 결과 83.4g의 얼음이 40㎖ 녹아 48%의 얼음을 녹일 수 있었지. 렌즈가 더 커서 더 많
은 빛을 모을 수 있었다면 더 많은 얼음을 녹일 수 있었을 거야!

비밀은 바로 굴절
볼록 렌즈가 어떻게 빛을 모으는지 이해하기 위해서는 먼저 굴절에 대해 알아야 합니다. 공기를 통과하던 빛이 렌즈의 재료인 유리나 플라스틱을 통과하면서 속도가 바뀌게 되는데요. 바로 이런 속도 차이 때문에 굴절이 일어나는 것이죠. 또한 빛은 렌즈의 두께가 두꺼운 쪽으로 굴절한답니다. 그래서 볼록 렌즈를 통과 할 때는 가장 렌즈가 두꺼운 중심으로 빛이 굴절해 빛이 모이게 되는 것이죠.

따뜻한 담요를 덮어 주었는데 잘 녹지 않았어. 왜일까?
겨울에도 담요를 덮으면 따뜻하잖아. 그래서 우리는 얼음에 담요를 덮어 주기로 했어. 30분간 담요를 덮은 77.6g의 얼음은 29㎖ 녹았어. 37%의 얼음이 녹은 거지. 나중에 알게 된 사실이지만 얼음에 천을 덮지 않는 것이 더 잘녹는다고 해. 담요를 덮으면 따뜻한데 왜 더 잘 녹지 않는거지?

비밀은 바로 공기의 차단?
추울 때 담요를 덮으면 따뜻한 이유는 바로 외부의 차가운 공기를 차단해 주고 체온으로 덥혀진 공기가 빠져나가지 못하게 하기 때문이지요. 하지만 차가운 얼음을 천으로 덮어 두었을 때는 반대로 외부의 따뜻한 공기가 얼음과 만나는 것을 막고 내부의 차가운 공기를 머무르게 하므로 얼음이 잘 녹지 않게 된답니다.

추울 때 담요를 덮으면 따뜻한 이유는 바로 외부의 차가운 공기를 차단해 주고 체온으로 덥혀진 공기가 빠져나가지 못하게 하기 때문이지요. 하지만 차가운 얼음을 천으로 덮어 두었을 때는 반대로 외부의 따뜻한 공기가 얼음과 만나는 것을 막고 내부의 차가운 공기를 머무르게 하므로 얼음이 잘 녹지 않게 된답니다.

우리 학교는 과학동산
97년 전통의 슬기가 살아 있는 용인양지초등학교
{BIMG_c10}
경기도 용인시 양지면에 위치한 양지초등학교는 1908년 4월 1일에 개교해 일제 강점기의 역경을 슬기롭게 이겨 낸,살아 숨쉬는 깊은 역사를 가지고 있습니다. 양지초등학교는 이러한 97년 전통을 바탕으로‘꿈을 갖고 21세기를 주도할 자랑스러운 양지 어린이’를 육성하기 위해 실천 위주의 인성교육과 방과 후 특기적성 교육 그리고 전통의 맥을 현대적으로 계승하고자 하는 한자교육 등에 부단히 노력하고 있습니다.
특히 체육 분야에 뛰어나 씨름과 스키 등의 종목에서 2004년 제 33회 소년체육대회를 비롯한 각종 대회에서 좋은 성적을 거두었으며, 씨름은 2005년 소년체전 1차 평가전에서 금메달 2개, 은메달 1개, 동메달 4개로 경기도 내 최우수 성적을 거두었답니다. 양지초등학교에는 오늘도‘공부하는 학교’‘깨끗한 학교’‘신뢰받는 학교’라는 구호 아래 미래를 이끌어 나갈 어린이들이 자라고 있답니다.

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