찬물을 6시간 흔들면 뜨겁게 데울 수 있다
찬물을 6시간 흔들면 뜨겁게 데울 수 있다
  • 김차식 기자
  • 승인 2020.09.17 10:00
  • 댓글 0
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운동에너지가 열에너지로 전환되었기 때문
격렬하게 흔들린 물 분자들이 서로 충돌하면서 열이 발생
그 열에너지가 물의 온도를 상승시킴
14℃ 물을 30분 흔든 후 21.3℃로 변화한 사진이다. KBS2 TV 캡처
14℃ 물을 30분 흔든 후 21.3℃로 변화한 사진이다. KBS2 TV 캡처

물을 데우려면 당연히 불에 올려 끓여야 하는데 찬물을 흔들면 데울 수 있다? 찬물을 흔든다고 온도가 과연 올라갈 수 있을까? 칵테일 같은 경우는 얼음을 넣어 흔들기 때문에 흔들수록 차가워진다.

16.5℃의 찬물을 흔들어 보았다. 5분간 찬물을 흔들어 주면은 온도가 17.6℃로 약간 상승했다. 손의 체온 때문이 아닐까? 찬물도 충분히 흔들어 주면 따뜻해진다. 단지, 보온병을 사용해서 열이 바깥으로 빠져나가지 못하게 한 다음 충분히 계속적으로 흔들어 주면 물이 따뜻해진다.

◆ 실험방법 1

1. 찬물을 보온병에 넣고 오랫동안 빠르고 강하게 흔든다.(14℃)

※주의: 쉬지 않고 강하게 흔들어 주어야 한다.

2. 1분씩 교대로 30분간 흔들어 준다.

물의 처음 온도가 14℃이였지만, 30분간 강하게 흔든 후 온도가 내려가기 전에 서둘러 온도를 측정해 보니 놀랍게도 21.3℃로 상승했다. 무려 7.3℃ 올랐다.

물 분자의 충돌로 열이 발생 물의 온도가 올라가게 되는 사진이다. KBS2 TV 캡처
물 분자의 충돌로 열이 발생 물의 온도가 올라가게 된다. KBS2 TV 캡처

•힘차게 흔들기만 했는데 왜 물의 온도가 올라갔을까?

과학적으로는 운동에너지가 열에너지로 전환되었기 때문이다. 격렬하게 흔들린 물 분자들이 서로 충돌하면서 열이 발생한다. 그 열에너지가 물의 온도를 높여준다. 흔들린 물 분자의 충돌로 열이 발생하여 물의 온도가 올라가게 된다.

에어바이브레이터 위에서 1시간 흔든 후 온도 변화 사진이다. KBS2 TV 캡처
에어바이브레이터 위에서 1시간 흔든 후 온도 변화는 없다. KBS2 TV 캡처

물을 흔들리게만 해서 물을 데울 수 있을까?

람마(RAMMER) 기계를 이용해서 심한 흔들림으로 6시간 실험 수행하기는 쉬운 방법이 아니었다. 1분에 2천 번 자동으로 진동하는 에어바이브레이터 기계를 이용하여 실험했다. 아주 빠르게 흔들어 줄 수는 있다. 온도는 거의 올라가지 않는다. 

◆ 실험방법 2

1. 약 22℃인 물을 보온병에 넣어 에어바이브레이터 위에 올려둔다.

2. 1시간 동안 12만 번 흔들어 주었다. 몇 도 올라갔을까? 22.1℃로 온도 변화는 그대로이다.

•기계로 안 되는 이유는?

기계의 움직이는 폭이 너무 작아서 물 분자들이 충분히 충돌하지 않았거나, 또는 규칙적인 움직임 때문에 물 분자들이 골고루 충돌하지 않은 것으로 추측된다. 사람의 힘으로 흔들어야 된다.

보온병(20℃)을 6시간 흔들 후 온도가 74.1℃ 상승한 사진이다. KBS2 TV 캡처
보온병(20℃)을 6시간 흔든 후 온도가 74.1℃ 상승했다. KBS2 TV 캡처

◆ 실험방법 3

1. 온도 약 20℃의 물이 든 보온병을 준비한다.

2. 12명이 교대로 6시간 쉬지 않고 흔든다.

※ 1분간씩 교대로 최선을 다해서 흔든다.

약 20℃의 물이 든 보온병을 12명이 교대로 6시간 동안 쉬지 않고 흔든 후, 뚜껑을 열어 보는 순간 믿기지 않게 김이 모락모락 난다. 컵에 부은 다음 온도는 74.1℃이다. 무려 54.3℃가 올라갔다.

사람의 집념과 의지는 찬물도 뜨겁게 만들 수 있다!


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