음펨바 효과

음펨바 효과를 알아보겠습니다. 이 포스트를 전체적으로 읽어주시면 음펨바 효과를 이해하게 되실 것입니다. 음펨바 효과의 지식이 필요하다면 끝까지 읽어주세요. 이제 아래에서 전부 알려드리겠습니다.

 

 

음펨바 효과

 

 

음펨바 효과란?

 

같은 냉각 조건에서 고온의 물이 저온의 물보다 빨리 어는 현상을 말합니다. 이는 35도 물과 5도 물로 비교 실험하였을 때 극대화됩니다. 

 

음펨바 효과 발견

 

1963년 탄자니아의 에라스토 음펨바가 처음 발견하면서 음펨바 효과라고 명칭 되었습니다. 당시 중학교 3학년이던 음펨바는 학교에서 끓는 우유와 설탕을 섞어 아이스크림을 만드는 실습을 하고 있었습니다. 음펨바는 우연히 차갑게 식힌 용액보다 뜨거운 용액이 먼저 얼어 있는 것을 발견합니다. 음펨바는 같은 실험을 여러 차례 해보았으나 동일한 결과를 얻었습니다. 이런 사실을 인근 대학의 물리학자인 오스본 교수에게 알렸습니다. 오스본 교수도 여러 차례 실험으로 뜨거운 물이 차가운 물보다 더 빨리 언다는 사실을 확인하게 되었으나 그 원인을 알 수 없었습니다.

 

음펨바 효과 원인 분석

 

 

2013년 11월 싱가포르 난양 이공대학 쑨장칭, 시장 교수 연구팀에 의해 물의 수소결합과 공유 결합의 에너지 상관관계에 의한 현상임이 밝혀졌습니다. 물 분자 사이 수소결합으로 인해 하나의 물 분자를 이루고 있는 각각의 수소 원자, 산소 원자의 공유결합은 분자들을 가까이 붙일 때 길어지며 에너지를 축적합니다.

 

이후 물을 끓이면 물 분자 사이 간격이 벌려지면서 수소결합 역시 길어집니다. 이렇게 끓인 물을 냉각할 때는 공유결합 길이가 다시 줄어들면서 축적했던 에너지를 방출하게 됩니다. 뜨거운 물은 축적된 에너지 양이 많아 냉각시 더 빠른 속도로 에너지를 방출하게 되는 것입니다. 

 

하지만 보통은 차가운 물이 더 빨리 어는 경우가 많고, 음펨바 효과를 확인하려면 35도와 5도의 실험조건에서 관찰해야 합니다.