어린이과학동아&수학동아 기사

(출처_본인 제작)

안녕하세요, 백다현 기자입니다.

9월이 다가오지만 아직까지는 날씨가 많이 더운 것 같습니다. 그래서 더운 여름, 몸을 식혀줄 시원한 콜라 슬러시를 만들어 보았습니다. 별 다른 준비물이 없고 정말 간단하기 때문에 좋은 실험입니다.

1.준비물

준비물은 물이나 음료수입니다. 저는 제가 좋아하는 음료인 콜라를 준비했습니다. 

2.실험 방법

먼저 물 또는 음료수를 흔들어 줍니다. 그렇게 흔들어주고 난 다음에는 냉동실에서 최소 1시간 30분에서 3시간 동안 얼려 줍니다. 냉동실 온도에 따라서 걸리는 시간은 다를 수 있지만, 3시간이 가장 적당한 것 같습니다. 

그렇게 콜라를 3시간 동안 냉동실에 두었다가, 꺼내보니 콜라는 아직 액체 상태였습니다. 

그럼 이제 콜라 슬러시가 만들어질 차례입니다! 콜라 슬러시를 쿵 내리치면 콜라 슬러시가 그 때 바로 얼기 시작합니다.

그리고 이 콜라를 컵에 따르면 콜리 슬러시기 완성됩니다. 정말 쉽고 간단하죠?

2. 실험 원리

이런 콜라 슬러시 만들기 실험에는 과학 원리가 숨어있습니다. 그럼 지금부터 원리도 알아볼게요! 

물의 어는 점은 0°C인 것, 아시죠? 물은 0도 이하가 되면 얼게 됩니다. 그런데 0°C이하로 빠르게 내렸을 데도, 액체나 기체 상태로 유지되는 게 가능할까요?

네, 맞습니다. O°C이하인데도 액체 그대로인 상태의 물이 만들어질 수 있습니다. 그리고 그 영하의 온도 이하로 물이 차가워지는데 액체 상태 그대로 유지되는 현상이 바로 이번 기사에서 알아볼 '과냉각 현상' 입니다.

과냉각 현상을 이해하기 위해서는 어떻게 물의 응고점(어는 점) 이하가 되어도 얼지 않고 액체 상태 그대로 유지되는 까닭을 알아야 합니다.

물에는 분자가 있는데, 이 물 분자는 산소 원자(O)와 수소 원자(H)가 결합을 해서 만들어집니다. 그리고 물 분자의 산소 원자와 수소 원자는 약 104.5°정도의 각도를 이루어 결합하는데요. 그러니 그림을 그려 설명해 드리자면 이런 모습이 나옵니다.

 그리고 앞서 말한 물 분자가 정렬이 되면 물이 얼음으로 변하는 것입니다. 그런데 물이 천천히 균일하게 차갑게 만들면 어떻게 될까요?

이렇게 위 그림처럼 온도가 천천히 차가워지면 물 분자의 운동이 느려지지만, 그걸로는 물 분자가 정렬할 수 없습니다. 그런데 외부에서 충격을 가하면, 갑자기 급하게 냉각이 된 물 분자는 얼음분자로 재배열하지 못합니다. 그래서 정렬되지 않고 불안정한 상태였다가, 외부에서 가하는 작은 충격에도 곧바로 쉽게 얼음이 됐던 것입니다. 그것이 바로 과냉각 현상인 거죠.

시원한 콜라 슬러시를 통해 과냉각이라는 과학 현상을 탐구해볼 수 있어서 즐거웠던 실험입니다. 원리를 알고 나니 물의 어는 점 이하로 온도가 내려가도 콜라와 물이 액체 상태를 유지했던 게 이해가 되었습니다. 

더운 여름, 더위를 식혀 줄 시원한 콜라 슬러시 실험을 통해 과냉각 현상을 탐구해보는 시간을 가져 정말 좋았습니다. 여러분도 한 번 과냉각 현상을 이용한 콜라 슬러시 만들기 실험을 도전해 보는 게 어떤가요?

이상, 백다현 기자였습니다.

읽어주셔서 감사합니다.