수온에 따른 찌의변화에 대하여 많은분이 궁금증에 할법한 문제를 생각하여 보았습니다
나름대로 생각하여 본 얘기이니 편하게 보시길...
많은 요인중에 첫번째로
칠의문제 입니다. 우리가 찌만들기에 사용되는 보편적인 칠은 건조후 공기를 투과시키는 현상이 있지않나요.
물은 투과 시키지못하고 공기속에 기체는 투과 시키는걸로 알고 있습니다.(찌 몸통에서는 흡수와 배출)
페인팅한 철이 부식하는것도 산소가 페인트를 투과하여 철표면에서 화학 반응 이르키는것 이겠지요.
물론 "녹막이 페인트"는 기체 투과를 방지하는 기능이 있어 철제부식방지를 하지요. 녹막이 페인트중에
"광명단"이라는 페인트가 대표적인 "녹막이"칠입니다. 허나 비중이 높은 칠이니 찌작업에는 어울리지 않겠죠.
찌란 물보다 비중이 낮은 물체나 기체를 물과 격리시키는 막을 만들어 부력을 이용하여 상승 반발력을
이용하는게 찌이지요. 그막이 칠인데 거의 모든칠이 기체를 투과시키므로 온도에 따를 기체의 체적변화가
일어나지 않는다고 저는 생각합니다. 상식적으로 밀폐된 장소에서는 기체의 체적변화가 일어나겠지만
기체를 투과시키는 칠을 적용한 찌의 몸통에서는 찌몸통안에서 기체가 부피가 커지는 체적변화가 칠을 투과하여
찌몸통 밖으로 배출 될수도 있다고도 설명할수 있지 않을까요?
반대로 공기중에 있으면 원 상태로 되지 않을까요. "삼투압현상" 같이 농도(기압)에 따른 기체의 이동이
이루어진다고 생각 되는군요. 대기권에서는 이런현상이 즉 공기의 이동인 "바람" 이겠지요.
그러므로 찌몸통의 체적 변화가 나타나기가 어렵다고 저는 생각합니다. 또 체적변화가 이루어 진다면 찌몸통이 커졌다
작아졌다 한다는 것인데 그게 가능할까요. 탄성이 있는 찌몸통도 아니므로 ...
분명 칠은기체를 투과시키지만 팽창한 기체가 찌몸통에 잔존하는 양도 있을것 같으나 그 양도 미약할거 같고...
또한가지는 찌몸통에 있는 "잔존 수분량"에 따를 수분의 온도 변화에 따른 몸통안의 기체를 찌몸통 밖으로 밀어내는 힘을
생각하여 봅니다. 바꾸어 "잔존 수분량"이 적은 찌가 좋은찌라고 말할수 있을겁니다.
스치로폴 속에는 "셀"이라는 작은방에 공기나 기체를 가두고 있는 재질이 열전달과 온도에 따른 변화가 적은
좋은 찌재료일겁니다. 그래서"셀"이 많은 재질이 보온력이 좋아 단열재로 사용됩니다. 찌만들기에는 문제가 있지만 ...
위의 얘기는 예전에 궁금증때문에 생각하여 본 얘기인데 요즘은 깊게 생각 않하고 찌 만들기를 합니다. 왜냐하면
문제를 해결할수있는 방법이 제게는 없으니까요. 자연에 순리에 따를는수 밖에요. 허나 항상 개선할수 있는 방법은 계속 찾고 있는 중입니다.
결론을 얘기하지 못했습니다. 정확하게 이거라고 단정하기에는 힘들기에
제생각을 얘기하여 보았습니다.^^*
자유게시판에 꼬리글로 올렸다가 이쪽으로 옮겨와 논의 하고자 올립니다.
제생각이 틀릴수도 있기에...
수온 변화에 따른 찌의 체적 변화에 부력이 달라진다는것에 대하여...
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물의 온도가 변하면 밀도가 변하므로 찌의 부력이 달라질수는 있다는 생각이 드네요
너무 어려운 부분까지는 머리 아파서 패쓰 합니다.
수온이 변하면 밀도가 변하여 찌 부력이 변화되는것인지
수온때문에 찌 체적의 변화로 찌부력이 변하는것인지
알수는 없지만 보통칠에는 위와같은 현상이 존재한답니다.
변하는 있는데 원인규명이 아리송 합니다^^
물이 얼면 얼음이 되는데 얼음은 물에 뜹니다.
거의 아마 액체에서 고체로 변하여 밀도가 작아지는 유일한 특성이 물이지 싶습니다.
동일한 중량일 때 얼면 부피가 커집니다(수소가 결합하기 때문입니다.)
그러므로 바꾸어 말하면 동일한 부피일 때 중량이 작아진다는 말이지요.
물 밀도가 1일 때 얼음밀도는 0.98 정도입니다.
당연히 뜰 수밖에 없습니다.
수온변화에 따라 체적이 변하는 건 공기와 물뿐이 아니고
찌를 구성하는 모든 물체...찌톱, 다리, 몸통 모든 것의 부피가 달라집니다.
우리 눈으로 측정할 만큼이냐 아니냐의 차이일 뿐..
온도가 올라가면 철길도 늘어나고 시멘트 다리도 늘어납니다.
무게가 변한 건 아니지요. 분자의 조밀도가 성글어져 나타나는 현상입니다.
부력은 철저하게 동일 질량일 때 부피의 제곱에 비례합니다.
문제는 동일 온도 변화에 그 체적이 변하는 크기가
-물이 큰가 부력체가 큰가에 따라
-얼마큼까지 커질 수 있는가(팽창계수)에 따라
찌의 상승 및 하강폭이 정해지며
일정온도까지 물온도를 올리면 찌가 올라오는 현상은
찌밀도가 급격히 상승하여 나타나는 것이고
물온도를 계속 올리면 찌가 계속 오르지 못하고 내려가는 현상은
물이 늘어나는 부피 한계보다 찌의 부피한계가 작으므로
늘어난 물의 부피 대비 늘어난 찌의 부피가 상대적으로 작으므로
찌가 하강하는 현상을 보이는 것입니다.
찌별로도 상승 하강폭이 다르거나
변화가 없는 경우는
물 밀도 변화와 근접한 밀도변화를 보이는 찌는 거의 일정한 높이를 보이며
밀도변화가 큰 소재일수록 그 변화의 폭이 심한 것이며
찌상승 속도에 영향을 주는 요인은
부피상승에 직접적 영향을 주는 온도전달(열전도)속도에 기인한다고 볼 수 있습니다.
물론 이 가설은
전해질 염분 탁도 등이 제외된 증류수 상태...물의 기화가 없는 상태...동일기압...수온교차나 결로등으로
찌몸통에 기포가 붙거나 하는 요인이 없다는 가정하, 등등의 상태에서 절대적이며
자연상태에서는 여러 요인이 작용을 하므로 변화의 폭에 외적요인으로 간여됩니다.
그럼에도
분명히 온도변화에 따라 찌의 체적은 변하며
찌의 체적변화는 부력에 직접적으로 영향을 미칩니다.
변화가 없었다고 하는 경우는
밀도변화폭이 아주 작은 경우(찌크기, 찌소재, 봉돌크기 등등)에 측정곤란하게 나타서일 뿐,
변화가 일어나지 않았다고 할 수는 없는 것입니다.
온도에 따라 부피변화가 일어나지 않는 여타 찌의 조건을 충족하는 소재가 있다면
이 관점에서는 아주 좋을 것입니다.
***
독닙꾼님에 설명에 맞습니다.
허나 찌의 부력변화가 수온변화에 따라 물의 밀도변화에 의한것인지
수온에 변화에 따라 찌의 체적변화에 따른 변화인지는 명확하게 단정 질수 없다고 봅니다.
두가지 요인이 복합적으로 작용하여 찌의 부력변화가 나타나니까요.
허나 수온이 내려가면 찌의 체적은 작아지고(수축) 물은 밀도도 작아집니다.
이상황에서 찌의 체적의변화만 갖고 논하면 찌는 가라앉져야 맞습니다. 그러나
찌는 상승합니다. 아시겠지만 찌의 체적 변화치보다 물의 밀도 변화치가 높기 때문이겠지요.
반대로 찌의 체적만 갖고 얘기하면 찌가 상승할려면 찌의 체면적이 커져야 되지만 찌의 체적이 크게 되는조건인
수온상승시 찌의 부력은 감소하지요. 이모두가 물의밀도 변화치가 크기 때문에 찌 체적 변화치를 수용하고도 남기 때문이겠지요
물의 수온에따른 밀도변화는 자연법칙이고 이법칙에 장해요인은 자연적으로는 없다고 봅니다.
허나 찌의 체적변화는 위에서 말씀하셨듯이 변화요인이 있을수 있겠지요. 그중에
칠도 변화요인일수 있다고 말씀드린겁니다.
물의 밀도 변화와 찌의 체적변화의 수치를 계산하여 그 계산값이 나오지 않은한 두가지 요인을
모두 수용해야 될듯 하군요.
상식인 온도에따른 밀도 변화와 밀도에 따른 같은 부피의 질량값이 다르다는걸 모두 알고 있기에 ...
결론은 "찌의 체적 변화치보다 물의 밀도 변화치가 크기에 찌의 부력 변화는 찌의 체적변화보다
물의 밀도변화에 영향이 크다고 봅니다." 변화치가 같은면 변화는 없겠지요
이렇게 생각해 보십시다.
4도씨일 때
물의 비중이 1
이 물에 비중 1의 고체를 물에 담그면 어떻게 될까요?
1.뜬다
2.가라앉는다
3.물처럼 어떤 위치에나 물에 잠긴 채로 자유롭게 운동한다.
중학교 2학년 째 배웠을 겁니다.
정답은 물어보나 마나 3번입니다.
그런데 수온을 올리자 찌가 상승했다...는 것에는
무언가 변화가 있었다는 말입니다.
예문안에 이미 답이 있네요. 온도라고...
그러면 온도가 어떤 것에 변화를 주었을까요?
부력에 관여하는 요소는
오로지 비중과 부피...라는 것을 우리는 잘 알고 있습니다.
고체에서 비중은 밀도와 동일한 개념이므로
밀도는 오로지 질량과 부피로만 측정되는 값입니다.
더불어 기체를 제외한 질량이라고 하는 것은
중력(지구가 당기는 힘이므로 달에서는 1/6 정도로 무게는 달라지지만)과 달리
장소나 상태에 의해 변하지 않는다는 것을 우리는 알고 있습니다.
그럼 자명한 사실입니다.
비중이 가벼워졌다는 말이고 질량은 그대로 인데 비중이 가벼워졌다는 말은
부피가 증가했다는 것 외에 어떤 것도 존재할 수 없는 것입니다.
찌가 더 많이 솟고 덜 솟고는 찌 재질의 팽창계수에 기인한 것일 뿐입니다.
팽창이란 운동성입니다. 고체도 움직입니다. 다이아몬드도...
그 크기가 다를 뿐입니다.
만일 팽창과 이완이 없는 고체가 있다면 그것은 아무리 온도가 변해도
늘 같은 위치에 있을 것입니다.
쉽게 고무풍선에 공기를 담아 물에 넣어 동일한 실험을 하고
단단한 쇠통에 담아 물에 넣어 동일한 실험을 한다면
전혀 다른 찌오름폭을 보여줄 겁니다.
안에 있는 공기의 질량은 쌍방 그대로이므로
고무풍선에 있는 공기가 쉽게 데워지고 쉽게 늘어나 부피증가를 보이고 많이 솟을 것이며
무쇠통찌는 상승폭이 미약할 것입니다.
거듭 말씀드리지만
질량변화는 없었으므로 비중이 변화해야 찌는 상승하거나 하강하며
비중이 변하려면 부피의 증가 혹은 감소 밖에 없다는 것....!!!
이해가 되셨길 바랍니다.
***
자기 주장을 강하게 남을 강하게 이해 시킬려는 논리는 논쟁으로는 의미를 위축 시키거나
공격적인 논쟁이 될수 있을수 있습니다.
이해의 몫은 논쟁을 하는 상대의 사람의 몫이지 누구의 주장으로 이해되는게 아니라 봅니다.
말씀하신 요지를보면 제가알고있는 지식과 별차이가 없고 표현만 다르다는 생각이 드네요.
물속에서는 물에 밀도이든 찌의 체면적의 변화이든 그변화가 있기에 찌부력이 변하는거라는 이야기는 모두 알고 있구요.
그자연적인 현상을 방해하는 요인이 있을수 있다는걸 얘기하고 싶지 제얘기를 누구에게 강요하고픈 생각은 없습니다.
논쟁의 수가 많으면 그중에 진실이 내포할수 있는 확률이 많겠지요. 저는 그런식의 대화가 좋다고 사료되는군요.
나의 주장이 100% 맞는다는 주장은 반감을 살수 있겠지요. 논쟁의 폭을 넓혀 주심이...
세상의 지식은 거의다 남의 지식을 인용한 수준이 많지 않습니까. 내가 발견하고 개발한 지식이 아닌이상은
예외의 변수가 있을시 설명을 명쾌하게 못하는 경우가 있더군요.
저는 위의 경우를 명쾌하게 설명하기가 힘들므로 상황을 정확하게 설명할수 있을때까지 묻어 둘까합니다.
감사합니다.
감사 합니다.