내구제 [김범준의 옆집물리학]추운 겨울의 물리학
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작성자 또또링2 작성일25-12-08 22:33 조회0회 댓글0건관련링크
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시린 손으로 뜨거운 커피 컵을 감싸면 컵 표면의 빠른 분자가 내 손의 느린 분자와 충돌한다. 컵의 분자는 느려지고 손의 분자는 빨라져 분자들의 운동에너지가 컵에서 손으로 전달된다. 분자의 마구잡이 열운동이 활발할수록 온도가 높아서 컵은 점점 식고 손은 점점 따뜻해진다. 손을 컵에 딱 붙이지 않으면 손이 그리 따뜻해지지 않는다. 손과 컵 사이 공기가 열전달을 막는 부도체이기 때문이다. 마찬가지다. 겨울 한기를 버티는 것을 돕는 것은 옷이 아니라 그 안 공기다. 겨울옷이 여름옷보다 두툼한 것도 똑같다. 옷 안 두툼한 공기층이 열이 방출되는 것을 잘 막아주기 때문이다.
겨울철 몸을 웅크리는 것도 어렵지 않게 이해할 수 있다. 몸 안에서 생성된 열에너지는 몸과 바깥이 맞닿는 접촉면을 통해 방출된다. 열의 방출을 줄이려면 몸과 주변 공기가 맞닿는 면적을 줄이면 된다. 팔도 상체에 붙이고 손가락도 오므리고 더 추우면 상체를 숙여 무릎을 꼭 껴안으면 공기와의 접촉 면적을 크게 줄일 수 있다. 추운 날씨에 몸을 웅크리는 이유다.
액체인 물이나 기체인 수증기나 똑같은 물 분자로 이루어져 있다. 물속 물 분자는 움찔움찔 마구잡이 열운동을 하고 있다. 온도가 오르면 열운동이 활발해져서 분자 사이 거리가 늘어나고 둘 사이 전기적인 인력이 줄어든다. 결국 온도가 충분히 오르면 일부 분자는 이웃 친구의 손길을 뿌리치고 공기 중으로 뛰쳐나간다.
온도가 충분히 오르면 물의 상태가 액체에서 기체로 바뀌는 이유다. 온도가 높아서 기체 상태에 있던 입안의 물 분자는 밖으로 나가 찬 공기를 만나 온도가 낮아진다. 이제 물 분자들은 액체 상태를 선호해 작은 물방울로 맺힌다. 바로 겨울철 흰 입김이다. 흰 입김은 기체가 아니다. 액체 상태로 있는 여러 작은 물방울이다.
손바닥을 마주 비빌 때 일어나는 현상도 이해할 수 있다. 왼쪽 손바닥 표면 분자가 오른쪽 손바닥 표면 분자와 가까운 거리에 놓이면 둘 사이에는 서로 잡아당기는 전기적인 인력이 작용한다. 딱 붙인 손바닥을 옆으로 움직이면 왼손 분자가 오른손 분자를 잡아당긴다. 왼손 분자를 따라가던 오른손 분자는 어느 순간 따라가는 것을 포기한다. 같은 오른손에 있는 이웃한 다른 분자가 잡아당기는 인력도 있기 때문이다. 다음에 생기는 일은 용수철을 닮았다. 처음 위치에서 벗어난 오른손 분자가 원래 위치로 돌아오면서 속도가 늘어나고 결국 제자리에서 진동하게 된다. 손바닥을 마주하고 비비면 분자의 열운동이 활발해진다. 마주 비빈 손바닥이 따뜻해진다.
과거 물리학자들은 얼면 부피가 늘어나는 독특한 물의 특성으로 얼음이 미끄러운 이유를 설명했다. 스케이트를 신고 얼음 위에 올라서면 큰 압력이 얼음에 작용한다. 누르는 힘이 크니 얼음은 부피를 줄이려 하는데, 얼음이 부피를 줄이는 방법은 녹아서 물이 되는 것이다. 0도보다 조금 낮은 온도에서 양쪽에 무거운 추를 매단 실을 얼음 위에 걸쳐 놓으면 실의 압력으로 얼음이 녹으면서 실이 얼음 안으로 점점 파고들어가는 실험은 이렇게 쉽게 설명할 수 있다.
하지만 영하 30도에도 스케이트를 탈 수 있는 것을 압력에 의한 물의 녹는점 내림으로 설명하기는 어렵다. 스케이트 날이 작용하는 압력으로는 영하 30도의 얼음이 녹을 수 없다는 것이 잘 알려졌다. 아주 낮은 온도에도 얼음이 미끄러운 이유는 얼음 윗면에 수평 방향으로 쉽게 움직일 수 있는 얇은 유동층이 있기 때문이다. 압력으로 얼음이 녹아 얼음이 미끄러운 것이 아니다. 얼음 윗부분에 미끄러질 수 있는 얼음의 유동층이 존재하기 때문이다.
코끝 쨍한 겨울날 흰 입김을 불며 작은 것들이 설명하는 눈에 보이는 큰 일상을 생각한다. 작은 것이 모여 큰 것이 되니 작은 것의 물리학이 우리처럼 커다란 생명의 경험을 만들어 낸다. 보이지 않지만 엄연히 존재하는 작은 분자들이 드러내는 세상 모습이 경이롭다. 알고 보면 더욱.
볼품없고 작은 걸 남도에선 째깐하다고 해. 홍어 거시기만 하다면서 시퍼 보고(얕잡아 보고) 대접해주지 않는 머시기. 그래도 째깐한 거시기와 머시기가 있어 세상이 알맞게 굴러가지. 제대로 말하자면 ‘있어서’가 아니라 ‘있어야’ 세상이 제대로 돌아간다고 해야겠다. 잔설 좁쌀눈이 내린 뒤에야 굵은 함박눈 떡살눈이 차곡차곡 대지를 새하얗게 덮는 것처럼 째깐한 당신의 존재가 크고 우람한 무엇까지도 존재할 수 있게 만들지.
전시로 서울 살다 돌아오니 마당에 솔잎이 가득 떨어져 있었다. 갈퀴로 그러모아 난로 밑불에 쓸 작정으로 여러 자루를 담았다. 작년에 담아둔 자루도 있는데, 박새가 집을 짓고 알을 낳아 여름 장마 때 눅눅해서 불을 지피려 했다가 발견하고 깜짝 놀랐어. 살금살금 조심하며 살았지. 째깐한 박새 가족과 동거하느라 음악도 크게 못 듣고 개들이랑 공놀이도 한동안 못했다.
언젠가 읽은, 우리말로 옮기자면 ‘나이 50줄 먹어서 꼭 해야 할 50가지 일’이랄까. 살금살금 사는 법을 가르친다. “일기를 써라. 작은 일도 기록하렴. 작은 콩과 브로콜리, 토마토를 먹어라. 작은 돈부터 기부하라. 미간에 미소 주름을 만들라. 솔로는 등 긁어줄 배우자를 찾아라. 한 줄의 시를 읽어라. 한 살이라도 어린 친구랑 대화하라. 종합검진을 받고 보험을 점검하라. 위안을 줄 종교를 가져라. 산책과 조깅을 하라. 경조사를 챙겨라. 악기 하나쯤 배워두라. 신문 뉴스를 가까이하라. 유언장을 써두라. 밭일을 시작하라. 구구단을 외우면 치매 예방에 좋다. 문화센터라도 나가서 학생이 되어보라. 타인처럼 살지 말고 자기답게 살아라.” 뭐 이런 째깐한 약속, 소소한 계획. 움츠러드는 겨울이다만 나를 가꾸면서, 째깐한 기지개를 켜보자.
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