표면 장력을 알고 있니?

과학이 보인다, 나의 특별한 실험책 - 자연의 아이들
라이너 쾨테 지음, 이자벨레 딘터 그림, 김영귀 옮김 / 풀빛 / 2006년 11월

"엄마, 저번에 제가 휴가로 집에 없을 때 화분에 물 안주는 방법을 생각한 적이 있었잖아요?"

"응, 그래서 발명 노-트에 니가 그림이랑 메모하지 않았니?"

"네. 그런데 여기에요. 물의 순환에서 보니까 유리병에 화초를 넣어두고 비닐로 막은 채 창틀에 두면 몇 주일동안 물을 주지 않아도 잘 자랄 수가 있대요. 그렇다면 작은 화초일 경우 유리병안에 넣어서 이 조건대로라면 물을 주지 않아도 잘 자라겠어요."

"그렇겠네. 식물에 있어서는 무엇보다 필요한 것이 햇빛이라 이 조건이 잘 이루어진다면..."

"아, 그러니까요. 여기 식물은 빛에 얼마나 굶주려 있을까도 꼭 필요해 보고 싶어요. 정말 이럴까요?"

우리 집은 볕이 잘 안드는 쪽이다. 해서 식물 키우기에는 번번히 실패를 많이 했다. 아이가 이 책에서 보고 하고 싶어하는 실험도 잘 될지 일단 봄이 되어봐야 알 듯하다.

이 책을 보며 실험해보고 싶은 것도 많다면서 연신 떠들어대며, 책 속에 푹 빠져 읽는 아이의 모습을 보니 같이 즐거웠다.

우리 같이 실험해 볼래?

<소금쟁이는 왜 물에 빠지지 않을까?>p56

소금쟁이는 물에 가라앉지 않아. 소금쟁이는 가볍기는 하지만 그래도 무게는 있어. 혹시 물 표면에는 소금쟁이의 무게를 견디는 무슨 막 같은 게 있는 게 아닐까?

실험1. 유리컵에 물을 가득 채운 다음 물이 넘칠 때까지 몇 개의 동전을 넣을 수 있는지 미리 생각해 봐. 이제 조심스럽게 동전을 하나씩 물속에 넣어. 얼마나 많은 동전이 물속에 들어가는 알면 놀랄 거야. 물은 처음에는 전혀 넘치지 않아.

예상치- 50원짜리 동전 20개면 물이 넘칠 것이다. 100원짜리 동전은 13개정도면 넘치지 않을까?

2. 조금 볼록해질 뿐이지. 그것은 마치 물이 섬세한 막으로 덮여 있는 것과 같아.

50원짜리 동전 28개 넣은 후 물은 넘치기 않았다. 점점 볼록해지는 것을 볼 수 있는데, 동전이 부족해서 10원짜리 18개를 넣어서 총 46개가 되었을 때 물은 넘쳤다.

100원짜리 동전은 37개째 물은 넘쳤다.

표면 장력을 알고 있니? p57

사실상 물은 막을 형성하지 않아. 그러나 가장 작은 물 분자는 이상하게도 서로 단단히 붙어서 옆에 있는 분자와 떨어지고 싶어 하지 않지. 그것은 마치 물이 막으로 덮여 있는 것처럼 보이게 한단다. 이러한 효과를 '표면장력'이라고 해.

물방울은 언제나 가능한 한 표면의 면적을 작게 하려는 성질이 있지. 이것은 물 분자들 사이에 강하게 끌어당기는 힘 대문에 그렇단다. 안에 있는 물 분자는 항상 표면의 물 분자를 잡아당기거든. 그러면 표면적이 가장 작은 형태는 어떤 걸까? 그래 공 모양이야. 마찬가지로 방해받지 않는 물의 표면은 대부분 매끄러워. 왜냐하면 끌어당기는 힘이 작은 산 모양의 물을 재빠르게 다시 끌어당기기 때문에 매끈한 표면을 만들지. 아무리 작은 물방울이라도 우산의 아주 작은 구멍을 뚫고 나갈 수 없는거야. 오히려 작은 물방울들은 물방울로서 함께 머물러 있어. 물론 네가 손가락을 물속에 담그면 쉽게 끌어당기는 힘을 이기고 그것을 따로따로 떼어 놓지. 그러나 가벼운 소금쟁이의 무게로는 그렇게 하기 쉽지 않아.

동전말고 클립으로 응용해볼까?

아래는 클립을 넣어 아이와 표면 장력에 대해 실험해본 것이다.

1. 표면이 볼록하게 형성된 것이 보이니? 물을 컵에 가득 채운 후 클립은 과연 몇개나 넣을 수 있을까?

이렇게 볼록한 막을 형성할 때까지 총 24개의 클립을 넣을 수 있었다.

25개째의 클립이 들어가자 물은 넘쳤다.

우리 집에서 1주일에 한 번은 과학실험을 하는 홈스쿨링을 아이의 친구들과 하고 있다. 그래서 과학에 관련된 책도 이래 저래 제법 구입하는 편이다. 이제는 조금씩 실험 준비물도 구입하다보니 어느 정도 준비가 필요한 과학 실험도 할 수 있지만, 지금도 준비물이 많이 필요한 과학 실험은 하기가 쉽지 않다. 역시 실험 준비물이 크게 필요하지 않고 아이와 해 볼 수 있는 실험이 최고가 아닌가 한다. 이 책 '과학이 보인다 나의 특별한 실험책'은 특별한 준비물 없이 실험해보며, 과학 원리를 깨우치기 좋은 책이었기에 구입한 후 아이와 함께 만족스러운 책이었다