물을 끓이다 보면 냄비 바닥에서 작은 기포가 올라오기 시작합니다.
조금 더 가열하면 기포가 점점 커지고 많아지면서 물 전체가 부글부글 끓기 시작합니다.
그런데 이 거품은 대체 어디에서 생기는 것일까요? 단순히 물속에 있던 공기가 빠져나오는 것일까요?
처음 생기는 기포는 무엇일까?
물을 가열하면 냄비 바닥부터 온도가 올라갑니다.
이때 물속에 녹아 있던 공기가 기체 형태로 빠져나오면서 작은 기포가 만들어질 수 있습니다.
그래서 물이 아직 끓는 온도에 도달하지 않았는데도 냄비 바닥이나 벽면에 작은 기포가 붙어 있는 모습을 볼 수 있습니다.
하지만 이 기포가 물이 끓는 핵심적인 이유는 아닙니다.
물이 끓으면 기포의 정체가 달라진다
물을 계속 가열하면 온도가 올라가면서 물이 액체에서 기체로 변하려는 현상이 활발해집니다.
충분히 높은 온도에 도달하면 물속에서 만들어진 수증기 기포가 커지기 시작합니다.
이 기포가 위로 올라가면서 물이 끓는 것처럼 보이게 됩니다.
즉,
작은 기포 → 녹아 있던 공기가 빠져나오는 과정
큰 기포 → 물이 수증기로 변하면서 만들어지는 과정
으로 구분할 수 있습니다.
왜 기포가 위로 올라갈까?
수증기로 이루어진 기포는 주변의 액체 물보다 밀도가 훨씬 낮습니다.
따라서 물속에서 위쪽으로 이동하려는 힘을 받습니다.
기포가 위로 올라가면서 주변의 차가운 물과 만나면 일부가 다시 물로 변해 기포가 작아질 수도 있습니다.
반대로 물 전체가 충분히 뜨거워지면 기포가 계속 유지되면서 표면까지 올라옵니다.
이때 우리가 보는 것이 바로 물이 부글부글 끓는 모습입니다.
물이 끓는 온도는 항상 같을까?
흔히 물은 100℃에서 끓는다고 알고 있습니다.
하지만 정확하게는 기압에 따라 끓는 온도가 달라집니다.
평지와 비교해 높은 산에서는 대기압이 낮기 때문에 물이 100℃보다 낮은 온도에서도 끓을 수 있습니다.
그래서 같은 냄비에 같은 양의 물을 넣더라도 장소에 따라 끓는 조건이 달라질 수 있습니다.
물이 끓으면 온도가 계속 올라갈까?
일반적인 대기압 조건에서 물이 끓기 시작한 뒤에는 공급된 열의 상당 부분이 물을 더 뜨겁게 만드는 데 쓰이기보다 액체 상태의 물을 수증기로 변화시키는 데 사용됩니다.
그래서 물이 끓고 있는 동안에는 온도가 크게 올라가지 않으면서 수증기가 계속 발생합니다.
냄비에서 물이 줄어드는 것도 이 때문입니다.
핵심 정리
물이 끓을 때 생기는 기포는 모두 같은 것이 아닙니다.
처음에는 물에 녹아 있던 공기가 빠져나오면서 작은 기포가 생길 수 있습니다.
물이 충분히 가열되면 물 자체가 수증기로 변하면서 기포가 만들어지고, 이 기포가 위로 올라오면서 우리가 보는 끓는 현상이 나타납니다.
평범한 냄비 속에서도 온도, 기압, 밀도, 상태 변화라는 여러 과학 원리가 동시에 작용하고 있는 셈입니다.
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