히읗

드라이아이스는 차가운데 왜 맨손으로 만지면 화상을 입을까

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여러분은 여러가지 맛을 파는
아이스크림 판매점에 왔습니다

신제품의 맛은 어떤지 먹어보기도 하고
맛있을 것 같은 아이스크림을 골라 직원에게 말했습니다

그리고 집에서 먹기 위해 포장이라고 말했죠

밖은 해가 쨍쨍이라 아이스크림은 금방 녹아버리겠지만
이것을 막기 위해 직원이 드라이아이스를 넣어줬습니다

그런데 참 이상합니다
드라이아이스는 차가운 물건인데
경고 문구를 보면 냉온화상을 입을 수 있으니
맨손으로 만지지 말라고 나와있습니다

드라이아이스를 만지면 왜 화상을 입는 것일까요?

일반적으로 너무 차가운 물건을 만지면 동상을
너무 뜨거운 물건을 만지면 화상을 입는다고 알고 있습니다

드라이아이스는 높은 압력으로 이산화탄소를 액화시킨 뒤
다시 급격히 팽창시켜 만드는 것으로

1835년 프랑스의 샤를 틸로리에가 처음으로 발견했고
1925년 미국 드라이아이스라는 회사에서 공업적으로 생산하기 시작하면서
고체 이산화탄소는 드라이아이스라는 이름으로 불리게 되었습니다

일상생활에서 볼 수 있는 차가운 것중 대표적인 것이 바로 얼음인데
얼음의 온도는 0도정도 되지만
드라이아이스의 온도는 -78.5도정도 된다고 합니다

동상에 걸리면 기본적으로 피부가 화끈거리고 고통이 느껴집니다(1도)
조금 더 심하게 걸리면 감각이 사라지고 물집이 생기게 됩니다(2도)
더 심한 동상에 걸리면 피부 감각이 완전히 사라지고
색깔이 점점 청회색으로 변하다가(3도)
근육, 뼈가 얼고 피부는 검은색으로 변하게 됩니다(4도)

뜨거운 것이 피부에 닿을 경우 피부는 화상을 입게 되는데
기본적으로 피부가 화끈거리고 고통이 느껴집니다(1도)
조금 더 심하게 걸리면 감각이 사라지고 물집이 생기게 됩니다(2도)

동상에 걸렸을 때 처럼 비슷한 증상이 나타나게 되죠

뜨거운 것을 만지면 뜨겁다고 느끼고
차가운 것을 만지면 차갑다고 느낍니다

하지만 그 정도가 심하다면 뜨겁다, 차갑다라는 느낌보다는
그냥 아프다라는 느낌만 받게 됩니다

우리가 생활을 하면서 동상에 걸리는 일은 그리 많지 않습니다

드라이아이스를 맨손으로 만지게 되면
차가운 온도 때문에 사실 동상에 걸리는 것이지만
차갑다라는 느낌보다는 아프다라는 느낌을 받게 되고

평소 화상에 걸렸을 때와 증상이 비슷하기 때문에
화상에 걸렸다고 착각하게 되는 것입니다

그래서 드라이아이스 경고 문구를 보면
냉온화상이라는 말도 안되는 단어가 쓰여있는 것이죠

기름장에 있는 소금은 왜 안녹는  걸까?

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고기를 먹을 때 찍어먹는 것 중

가장 선호하는 것은 무엇인가요?

고기를 익히기 전 소금을 뿌려 간을 하는 경우도 있고

아니면 고기를 익힌 뒤 소금을 찍어 먹는 경우도 있습니다

된장이나 쌈장과 함께 먹는 경우도 있고

기름장을 만들어 찍어먹는 경우도 있죠

그리고 뭐 나름대로 자신만의 소스를 만들어 먹는 경우도 있습니다

이중에서 기름장은

참기름에 소금을 넣어 만드는 것인데

사실 먹을 때는 별 생각 없지만

이제와서 다시 생각해보면 소금은 물에 쉽게 녹는데

이상하게 기름장에 있는 소금은 녹지 않습니다

소금은 왜 기름에 녹지 않는 것일까요?

무언가에 녹는 물질을 용질이라고 하고

그 물질을 녹이는 것을 용매라고 합니다

예를 들어 소금이 물에 녹는 경우

소금이 용질 물이 용매가 됩니다

그리고 이렇게 용질이 용매에 녹는 혹은 섞이는 현상을 용해라고 합니다

그리고 그렇게 섞인 물질을 용액이라고 하죠

분자끼리 서로 당기는 힘을 인력이라고 하는데

용질, 용매간 인력이 용질끼리의 인력, 용매끼리의 인력보다 큰 경우

용해가 잘 일어나게 됩니다

즉 소금이 물에 잘 녹는 이유는

소금끼리의 인력, 물끼리의 인력보다

소금과 물이 만났을 때 인력이 더 크기 때문입니다

그리고 양전하와 음전하의 무게중심이 일치하지 않는 것을

극성 물질이라고 합니다

극성 용질이 극성 용매와 만나면 쉽게 녹는 특징을 가지고 있습니다

소금과 물은 둘 다 극성이라

만나면 녹을 수 밖에 없는 운명입니다

소금을 물에 넣으면

물에 있는 양전하 수소(H)가 소금에 있는 음전하 염소(CI)를 끌어당기고

물에 있는 음전하 산소(O)가 소금에 있는 양전하 나트륨(Na)를 끌어당깁니다

하지만 기름의 경우 무극성 물질입니다

그렇기 때문에 극성인 소금과 만나게 되면

기름이 아무리 액체라고 할지라도 소금이 녹지 않는 것입니다

소금과 기름이 만났을 때 인력보다

소금끼리의 인력, 기름끼리의 인력이 더 크기 때문에

아무리 섞으려고 해도 섞이지 않고 그대로 남아있게 됩니다

지구에 구멍을 뚫어 반대편으로 이동할 수 있을까

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택배를 받는 것은 언제나 신나는 일입니다

정말 갖고 싶던 물건을 사는 경우

도대체 언제 오지 하면서 운송장 번호를 계속 조회하고

도착 알림을 계속 기다리게 되죠

다행히 국내에는 택배 서비스가 잘 되어 있어서

물건을 사는 경우 빠르면 다음날에 받을 수 있지만

해외 직구를 하는 경우

비행기가 지구 바깥쪽을 타고 이동하기 때문에

제법 오랜 시간을 기다려야 합니다

그래서 직선으로 길을 내 곧장 온다면 빠를텐데 하는 생각을 하곤 하죠

그렇다면 실제로 지구에 구멍을 뚫는다면

물건을 던지거나 사람이 떨어졌을 때

반대편으로 이동하는 것이 가능할까요?

youtu.be/6QjXOfPS3sQ

지금 있는 곳에 땅을 파 구멍을 뚫은 뒤

지구 반대편으로 이동하는 것은

단순하게 생각하면 가능할 것 같지만

사실 그리 간단한 것은 아닙니다

1958년 미국에서는 지구 안쪽에 대한 실험을 진행하기 위해

땅을 파는 모홀 프로젝트를 진행했습니다

하지만 이 프로젝트는 도중 지원이 끊겨

고작 183m 밖에 파지 못하고

종료되었습니다

1970년 러시아 역시 땅을 파는 콜라 시추공 프로젝트를 진행했는데

이때 러시아는 무려 12km를 파냈습니다

그리고 1990년에는 13.5km를

1993년에는 15km를 팔 수 있을 것으로 예상했습니다

하지만 이 프로젝트는 12km까지만 파내고 종료되었습니다

지구는 지각, 맨틀, 외핵, 내핵으로 이루어져있습니다

아래로 내려갈수록 온도가 점점 더 높아집니다

12km라고 하면 아직 지각도 벗어나지 못했지만

이미 온도가 180도를 넘어가고 있어서

사람과 기계가 버티지 못했기 때문이죠

그렇다면 이런 온도를 버틸 수 있다고 가정하고

구멍을 뚫어봅시다

그리고 그 구멍에 무언가를 떨어트리면

일단은 아래로 떨어질 것입니다

지구에는 중력이 있기 때문이죠

중력은 모든 물체를 지구 중심으로 끌어당기는 힘을 말합니다

어떤 물체를 위쪽에서 떨어트리면 아래쪽으로

아래쪽에서 떨어트리면 위쪽으로

오른쪽에서 떨어트리면 왼쪽으로

왼쪽으로 떨어트리면 오른쪽으로 이동합니다

즉 구멍에 물체를 떨어트리면

중력에 의해 빠르게 아래로 떨어지겠지만

지구 중심을 지나게 되면

그때부터는 반대로 작용하는 중력에 의해

아래로 떨어지는 속도가 점점 줄어들게 됩니다

그리고 어느정도 떨어지게 되면

중력 때문에 다시 위로 올라가게 되죠

떨어트린 쪽에서 보면 물체는 올라오는 것이겠지만

정확하게 말하면 지구 중심으로 다시 떨어진다고 할 수 있겠네요

만약 공기 저항이 없다면

떨어트린 곳에서 반대편까지 계속 왔다갔다하는

왕복 운동을 하겠지만

지구에는 공기 저항이 있기 때문에

시간이 지나면 중력이 작용하지 않는

지구 중심에 머무르게 될 것입니다

그런데 이마저도 지구가 가만히 있어야 가능한 일입니다

우리는 지구에 익숙해져 있기 때문에

지구의 자전 속도를 느끼지 못하지만

지구의 자전 속도는 약 1667km/h 정도 되는 아주 빠른 속도입니다

이런 속도 때문에 물체를 떨어트리면

아래쪽으로 곧장 떨어지는 것이 아니라

오른쪽 혹은 왼쪽으로 이동하며 떨어지게 됩니다

북반구에서는 왼쪽으로 이동하게 되고

남반구에서는 오른쪽으로 이동하게 됩니다

이때 작용하는 힘을 전향력 혹은 코리올리 효과라고 합니다

그렇기 때문에 지구에 구멍을 뚫는 것을 성공했다고 하더라도

물체를 반대편으로 보내는 것은 불가능한 일이죠

만약 과학이 많이 발달해

외핵, 내핵의 온도를 견뎌낼 수 있고

중력과 압력을 버텨낼 수 있고

코리올리 효과를 거스를 수 있다면

구멍을 뚫어 지구 반대편으로 이동하는 것이 가능할 것입니다

하지만 그쯤되면

24시간 운영되는 초고속 무인 드론이 택배를 배달해주거나

순간이동 기계가 생겨

해외 직구 물품이라고 할지라도

하루만에 받을 수 있게 될지도 모릅니다