빈 병에 물채우는 신기한 방법

물을 채운 병을 전자레인지에 넣고 1분 30초를 돌린후,

물을 부어내고 물에다가 병을 거꾸로 놓습니다.

물이 점점 차오르는거 같더니 갑자기 급격하게 물이 만충이 됩니다.

어떤 원리일까요?

SKA'       상변화에 따른 물의 부피변화

액체상태의 물이 수증기가 되면 부피가 급격하게 변한다는 것은 익히 잘 알고 있을겁니다.

포화증기표를 봅시다.

절대압력 1기압에서,

열수비용적(비용적)은 0.0010428㎥/kg 입니다.

그리고 포화증기비체적(비체적)은 1.725㎥/kg 이죠

열수비용적이란 액체상태일때의 단위질량당의 부피를 말합니다. 즉 액체상태의 물 1kg이 갖는 부피는 0.0010428㎥(1.0428리터) 라는 것이죠.

그리고 포화증기 비체적이란 기체상태의 수증기 1kg이 갖는 부피가 1.725㎥(1725리터) 라는 말입니다.

물 1kg이 액체에서 기체로 상변화를 일으킬 때, 부피의 팽창이 1.725 / 0.0010428 = 1654배 만큼 일어난다는 것이군요.

바꾸어 말하면 기체상태의 수증기가 물이 될 때, 1654배 만큼 압축된다는 것입니다.

SKA'       수증기가 물이 되는 과정을 살펴보자.

위의 동영상을 다시 보자면,

1. 물병에 물을 넣고 전자렌지에 가열함으로써 물병속의 물 중의 일부는 수증기 상태가 됩니다. 약간의 물이 약1600배 만큼의 부피팽창이 일어나면서 물병속에는 수증기로 가득차게 될 겁니다.

2. 물병속의 물을 비워내고 난 다음에도 물병속에는 수증기가 가득차 있을 겁니다. 외기의 온도가 100도씨를 훨씬 밑돌기 때문에 포화수증기는 액체로 점점 변화할겁니다. 물병 내부 표면에 김이 끼겠지요.

3. 이제 물병을 물에다가 거꾸로 꽂아넣습니다. 물과 맞닿은 수증기는 급격하게 응결하게 될 것이고 물병속의 수증기의 부피가 줄어들게 될겁니다. 부피가 줄어들게 되면 압력이 감소하게 되고 압력이 감소하게 되면 대기압에 의해서 물이 물병속으로 빨려들어갑니다. 빨려들어가면 들어갈 수록 수증기와 물병은 물과의 접촉면적이 넓어지고 더욱 빨리 냉각되어 부피의 수축을 가속시키겠지요. 마치 주사기의 원리와 같은것입니다.

4. 수증기는 원래 물이었습니다. 그러니 액화되면 빨려들어오던 물과 섞여버리면서 물병은 물로 가득차게 되겠지요.

SKA'       따라해볼까?

결론부터 말하면, 절대 따라해서는 안됩니다.

급격한 부피의 팽창과 수축은 물병에 부담을 주게 되고, 물병의 두께가 충분하지 않다면 깨지고 말겁니다.

물병이 깨진다면 물병을 잡고있던 손은....어떻게 될지 뻔하지요.

따라하지 맙시다.

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