겨울철 과학 상식 3가지

안녕하세요~흥미롭고 재미있는 과학의 흥. 재. 과입니다!

 

본격적인 겨울이 시작되면서 전국적으로 눈이 오고 있습니다.

이 아름다운 눈은 공기의 냉각, 수증기의 응결, 얼음 결정의 형성 등

다양한 과학적 원리가 있다는 사실을 알고 계실 텐데요.

 

이 외에도 겨울철 일상에서는 다양한 과학적 원리들이 숨어있습니다!

 

오늘은 겨울철 과학 상식 3가지에 대해 알아보겠습니다.

 

겨울철 과학 상식

 

염화칼슘을 사용한 제설 작업

 

1. 눈이 오면 소금을 뿌리는 이유

 

눈이 내린 곳에 염화칼슘(NaCl)을 뿌려주게 되면 주변의 수분과 습기를 흡수해

녹으면서 열이 발생하게 되고 그 열이 주변의 눈을 다시 녹입니다.

 

이는 염화칼슘의 특성 중 하나인 '조해성'이 있기 때문인데요!

조해성이란 고체상태에서도 습기를 빨아들여 스스로 녹는 성질을 말합니다!

 

이렇게 주변 습기를 빨아들이게 되면 '염화칼슘 수용액'의 형태 즉, 소금물이 되는데요.

이 수용액이 얼음과 닿으면서 주변 얼음을 녹이게 되면 어는점이 낮아지게 됩니다

물의 어는점은 0℃이하이지만 염화칼슘 수용액의 어는점은 -50℃이기에 쉽게 얼지 않는 것입니다!

 

하지만 염화칼슘은 부식성이 있기에 콘크리트, 아스팔트, 자동차, 철근 등에 부식을 일으키고

토양의 염분 함량이 높아지게 되면 나무가 메마르게 되어 가로수들이 죽게 됩니다.

 

하여 선진국에서는 친환경적인 화합물을 사용하여 제설을 하는 사례도 있고

한국에서도 불가사리에서 나오는 추출물을 이용한 케미컬을 사용하는 등 

기존의 염화칼슘을 대체하려는 노력이 있습니다!

 

문고리에 손을 대면 발생하는 정전기

 

2. 정전기 발생 이유

 

겨울철 옷을 벗거나 입을 때 찌릿찌릿한 정전기를 느낀 경험이 있으실 겁니다.

그 이유는 건조한 상태에서 마찰로 인해 전기가 발생(방전) 된 것인데요!

 

그 이유는 원자의 바깥쪽에 있는 전자들이 마찰로 인하여 빠르게 이동하기 때문인데요!

이를 '대전현상'이라고 합니다!

 

일반적으로 전기가 잘 흐르지 않는 부도체, 절연체들끼리 마찰했을 때 잘 일어나는데요.

한쪽은 전자를 잘 잃고 한쪽은 전자를 잘 받는다면 더욱 쉽게 일어납니다.

 

※ 부도체

나무, 종이, 플라스틱, 고무, 유리, 섬유, 머리카락 등 전기가 통하지 않는 물질로

전기 절연체라고도 하며 전류의 흐름을 차단하는 특성을 가지고 있다.

 

이렇게 전자들이 충분히 쌓이게 되면 순간적으로 이동한 전자들에 의해

따끔한 정전기를 경험하게 되는데 이것을 '전기방전'이라고 합니다!

 

한 가지 놀라운 점은 정전기의 전압은 2,000~5,000V로 번개와 맞먹는 높은 전압인데요.

하지만 우리가 따끔한 정도의 경미한 고통만 느끼는 이유는 전류가 작기 때문입니다.

전류는 전자가 이동하는 수에 의해 결정되는데

한정된 전자의 수가 매우 적게 흐르기에 잠깐 따끔할 뿐인 것이죠.

 

정전기를 방지하기 위해서는 실내 습도를 올려주거나

옷을 입거나 벗기 전에 동전과 같은 금속으로 미리 문지른 뒤

전기를 방전시키고 나면 정전기가 일어나지 않게 됩니다!

 

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3. 김이 나는 이유

 

추운 겨운 날씨에 입에서 호~하고 따뜻한 바람을 불면 김이 나는데요.

이 김의 정체는 수증기가 된 물분자가 차가운 공기와 만나 액체화가 된 상태를 말합니다!

 

눈에 보이지 않는 수증기(입에서 나온 공기)는 날씨가 추워짐에 따라 빠르게 응축하게 되고

그에 따라 미세한 물방울(입김)을 형성하는데요.

이렇게 기체(수증기)에서 액체(물방울)로 변하는 현상을 '액화'라고 합니다!

 

이렇게 액화현상으로 생성된 물방울은 주변의 낮은 온도로 인해 다시 수증기로 변하기 때문에

입김이 생성되었다가 다시 사라지게 됩니다. 이것을 '기화'현상이라고 합니다!

 

새벽에 서리가 생기는 이유 또한 똑같은 원리로 새벽의 공기가 빠르게 식으면서

수증기가 응축하여 물방울이 표면에 맺히는 것입니다.

 

오늘은 겨울철 과학상식 3가지에 대해서 알아보았습니다!

 

이상 흥. 재. 과였습니다!