‘팝콘’이 눈처럼 내리는 ‘웰컴투 동막골’의 한 장면은 여전히 명장면으로 꼽힌다. 팽팽하게 대치하던 남·북 병사들이 불발된 줄 알았던 수류탄을 옥수수 저장고에 다시 던지자, 폭발과 함께 옥수수는 팝콘이 되어 우수수 떨어진다. 과연 딱딱하게 말라붙은 옥수수 알갱이는 어떻게 보드랍고 달콤한 팝콘으로 변할 수 있을까?
과학은 결코 우리의 현실과 무관한 것이 아니다. 어려워 보이는 ‘과학 원리’와 이름도 어려운 ‘과학법칙’을 우리의 생활 속으로 끌어들이기 위해서는 학생들에게 우리의 삶 속에서 과학 원리를 찾아주어야 한다. 이번호에서는 영화관에서 빼놓을 수 없는 ‘팝콘’이 튀겨지는 원리와 ‘커피’ 타는 원리를 통해 ‘분자 운동’을 알아보고자 한다.
'축구'경기로 알아보는 분자의 상태 물질은 고체, 액체, 기체의 세 가지 상태로 존재한다. 학생들에게 고체, 액체, 기체를 설명할 때 축구 경기를 예로 들면 이해가 빠르다. 고정된 의자에 앉아서 축구를 관람하는 관중은 고체 분자를 닮았다. 좁은 무대에서 움직이며 응원을 하는 치어리더는 약간 느슨한 액체 분자와 비슷하다. 마지막으로 운동장을 활발히 뛰어다니며 경기를 하는 선수들은 자유로운 기체 분자와 흡사하다. 여기에 덧붙여 “이 상태에서 선수 엉덩이에 불을 붙인다면?”이라고 물어보면 학생들은 낄낄거리며 “난리 발광을 한다”고 답한다. 맞다. 기체 분자도 열을 가하면 뜨겁다고 더 날아다닌다. 그렇게 뛰어다니는 범위가 커지니 당연히 부피가 커진다. 이것이 바로 ‘샤를의 법칙’이다.
샤를의 법칙 온도와 기체 분자의 운동 속도는 비례하고, 기체 분자의 운동 속도는 부피에 비례한다.
‘팝콘’과 ‘강냉이’의 차이로 알아보는 ‘샤를의 법칙’ ‘샤를의 법칙’에 대한 대략적 설명이 끝나면, 학생들의 코를 자극하는 ‘팝콘’으로 법칙을 증명하는 실험을 해보자. ‘샤를의 법칙’을 잊으려야 잊을 수 없게 될 것이다. 모든 물질은 액체에서 기체로 될 때 부피가 많이 증가한다. 예컨대 물 한 방울이 수증기로 변하면 부피가 약 1,800배가량 증가한다. 즉, 한 방울의 물로 1.8L PET 병을 가득 채울 수 있을 정도가 된다. 이렇게 부피가 늘어나는 것이 팝콘을 튀겨내는 힘이 된다.
Tip _ 모든 옥수수 알갱이는 다 팝콘이 될까? [자세한 내용은 월간 새교육에 있습니다]
