물과 식용유가 섞이지 않는 건 분자의 구조적 특성이 각각 극성(물)과 무극성(기름)으로 다르기 때문이다.

물의 밀도가 크기 때문에 물과 식용유를 함께 넣으면 식용유가 물 위로 뜨며 층이 만들어진다. 이렇게 층을 이루고 있는 물과 식용유에 발포 비타민을 떨어뜨리면 극성 물질인 탄산수소나트륨이 포함되어 있어서 같은 극성 물질인 물에는 잘 녹는 대신 무극성인 식용유에는 반응하질 않는다. 따라서 식용유에서는 아무일도 일어나지 않다가 아래층에 있는 물과 만나면 탄산과 이산화탄소로 분해가 되는 것이다.

물속에 기체 이산화탄소가 많아지면 밀도가 점점 작아지다가 식용유보다 밀도가 작아진 부분들이 물층에서 방울 형태로 분리되면서 식용유층 위로 올라간다. 이 물방울이 식용유층 꼭대기까지 올라가면 그 안에 있던 가벼운 이산화탄소들은 공기 중으로 날아가 버리고 물방울은 다시 식용유보다 밀도가 커지면서 결국 다시 물층으로 내려오게 된다. 이런 반응이 연속적으로 일어나다보니 방울들이 오르락내리락하게 되는 것이다.

두번째 실험 : 물위의 촛불을 컵으로 덮으면

1. 준비물 : 접시, 점화기, 물감, 양초, 컵

2.실험 방법

  1) 접시에 물이 넘치지 않을 정도로 붓는다.

  2) 물감을 풀고 잘 저어 준다.

  3) 접시 중앙에 양초를 놓고 불을 붙여 준다.

  4) 촛불이 타오르는 것을 확인한 후 유리컵으로 덮은 후 변화를 관찰한다.

<사진 출처 : 홍다혜 기자>

    촛불을 켜면 촛불 주변의 공기는 열에 의해 데워진다. 뜨거운 공기는 위로 올라가는 성질이 있어서 위쪽부터 컵을 덮으면 컵 안은 뜨거운 공기로 가득 찬다. 초를 컵으로 덮으면 컵 안쪽의 공기는 바깥쪽 공기와 차단된채 더욱 데워지게 된다.

조금 지나면 촛불은 약해지다가 결국 꺼지는데 촛불이 계속 타려면 산소가 필요한데 컵 안의 산소의 양이 한정되어 있기 때문이다.

촛불이 꺼지면 컵 안의 뜨거운 공기는 컵 바깥의 차가운 공기에 열을 빼앗기며 식는다. 기체는 온도가 낮아지면 부피가 줄어드는 성질이 있으므로 열을 빼앗긴 컵안의 공기의 부피는 작아지면서 순간적으로 컵 안쪽에 빈 공간이 생기고 바깥쪽 물이 밀려서 컵 안으로 들어가게 된다.

이 실험은 공기의 온도 변화에 의해 나타나는 현상으로 컵 안의 온도 차이가 클수록 효과가 커진다.

* 물이 올라오지 않는다면...

  길이가 짧은 컵으로 실험하면 물이 빨려 올라가도 실제 수면 높이와 차이가 나지 않아 확실하게 보이지 않을 수도 있다.

* 물이 조금밖에 올라오지 않는다면...

   촛불이 약하면 촛불이 쉽게 꺼져서 효과가 미미할 수 있다. 심지가 긴 양초로 실험을 하면 효과를 볼 수 있다.

집에서 누구나 손쉽게 할 수 있는 다양한 실험으로 과학의 원리를 깨우치고 과학에 대한 관심과 호기심이 증대될 것이다. 책이나 교과서로 배우는 이론보다는 좀 더 다양한 실험들이 진행된다면 과학을 쉽게 이해할수 있고 재미있고 어렵지 않은 것이라 좀 더 가까히 하지 않을까?생각된다.