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Date 2015/02/01 20:34:11
Name 오큘러스
Subject [일반] 어느 중2병 소년의 허세 : 크큭... 뜨거운 물이 찬물보다 더 빨리 어는법이죠...

1963년, 탄자니아의 평범한 중딩이었던 음펨바(Erasto B. Mpemba) 는 학교 가정시간에 아이스크림 만들기를 하고 있었어요. 뜨겁게 뎁힌 우유에 설탕등등 섞어서 식힌다음 얼려먹는 수업이었는데 학교에서 아이스크림도 만들어먹고 바람직하네요. (여러분도 집에서 해보세요 스댕보울에 얼음+소금넣고 그위에 다른스댕에 우유넣고 마구섞으면 우유거품이 얼면서 아이스크림 됨. 아니면 우유를 냉동실에 넣다뺐다넣다뺐다x10 하면서 섞어주면.... 아 여기는 요리글이 아니니 여기까지)

좌우지간 그런데 냉동실 자리가 모자랐나봐요 다른애들은 다들 일찍 만들어서 뜨거운 우유를 식혀서 냉동실에 넣는데 음펨바는 뭔 딴짓했는지 밍기적대다가 가만보니 자기 아이스크림 얼릴 자리가 없어보이는거... 그래서 얍삽했던 음펨바는 식히지도 않은 자기 아이스크림 용액을 냉동실에 바로 넣어버렸습니다. (여러분 아시다시피 뜨거운거 냉장고에는 식혀서 넣으세요 그거 식히느라 전기세나감)

뭐 자기가 학교 전기세 내는거 아니니까 음펨바는 그냥 뜨거운채로 아이스크림 용액을 냉동실에 넣었는데, 거기에 더해서 참을성도 없었나봐요. 아오 내꺼 언제되는거임? 하면서 냉동실을 열어봤던 음펨바는 깜놀하게 돼요. 자기보다 먼저 식혀서 넣었던 다른애들 아이스크림보다, 뜨거운 채로 넣었던 자신의 아이스크림이 먼저 얼어붙어 있었던 겁니다!

엉 이게뭐임!? 하면서 신기해하던 음펨바는 선생님께 물어봤죠. "선생님! 왜 뜨거운채로 넣었던 제 아이스크림이 다른애들보다 먼저 얼었을까요?"  하지만 돌아온 답은 "뭐래 니가 착각했겠지" 였습니다. 이상하게 생각한 음펨바는 집에서 물을 가지고 같은 실험을 더해봤어요. 그런데 그때마다 뜨거운 물 쪽이 더 빨리 얼어붙는 겁니다!?

헐 개신기. 이걸 학교에가서 선생님이랑 애들한테 말해봤지만 평소 음펨바의 학교생활이 어땠는지 선생님이랑 애들은 "아 뭐래 자꾸 헛소리임", "그건 음펨바의 물리학이겠지 크크", "음펨바의 세계에서는 뜨거운물이 찬물보다 빨리얼어붙습니다! 크크크" 하면서 놀렸어요. 사춘기 음펨바는 시무룩해서 더이상 여기에 대해 이야기하지 않았죠.

그러다가... 음펨바는 자라서 고등학생이 되었어요. 고등학생이 되었어도 그 '아이스크림 실험' 은 잊혀지지가 않았죠. 분명 뜨거운게 빨리 어는데... 상식적으로 말이 안되는 일이긴 해서 대체 왜? 하는 궁금증을 항상 음펨바는 가지고 있었습니다. 그러던 어느날! 고등학교 교장선생님이 대학 교수이자 물리학자인 '데니스 오스본' 씨를 모셔서 특강시간을 만들었어요. 올, 물리학자? 그래서 그 날을 벼르고 벼르던 음펨바는, 교수의 특강에 참석한 다음 Q&A 시간에 질문을 했습니다.

"같은 부피인 35도의 물과 100도의 물을 냉동실에 넣었더니, 100도의 물이 먼저 얼었습니다. 왜 그런겁니까?"

이건 물리학 교수이던 오스본 박사를 당황하게 만드는 질문이었어요. 그런데 오스본 박사는 무언가 좀 다른 사람이긴 했나봅니다. 그는 피식거리지 않고, 음펨바의 질문에게 진지하게 답합니다.

"음, 당장 이해할수는 없는 현상이지만, 내가 실험실에 돌아가서 다시 실험을 해본 다음 답변을 해 주도록 하지요."

그리고 연구실에 돌아온 오스본 박사는 그의 지도학생들에게 실험을 하도록 시킵니다. 대학원생은 '아또 뭐래...' 하면서 투덜거리면서 오스본 박사가 지시한 실험을 해보지요. 결과는 충격적이었습니다. 정말로 온도가 높은 물이 온도가 낮은 물보다 더 먼저 얼어붙은 것입니다. 대학원생들은 오스본 박사에게 '되는데요?' 라고 결과를 전달했고, 오스본 박사는 음펨바와 함께 이 현상을 1969년에 'Physics Education' 에 정리해서 기고했습니다. 물론 1저자는? 음펨바였지요.

이 현상은 '음펨바 효과' 로 이름붙여지고, 실제로 상당히 오랜기간동안 물리학계의 난제였습니다. 다양한 물리학적 이론들이 제시되었지만 어느 하나 명쾌하게 음펨바 효과를 설명해주는 이론은 없었지요. 영국왕립화학회는 이 현상을 설명하는데 상금을 걸기도 했습니다. 무려 2013년, 음펨바 현상이 발견된지 50여년만에 싱가포르 난양기술대학 순창칭 교수 / 장시 박사팀이 고온과 저온에서의 분자간 결합 및 에너지를 기반으로 음펨바 현상의 비밀을 밝혀냈다 하여 화제가 되었지만, 이마저도 완벽한 설명은 아니라는 반론도 있습니다.

음펨바 효과에 대한 과학적이고 구체적인 지식은 저도 관련분야 사람이 아니어서 더이상 깊게 파고들기도 뭣하고 파고들 지식도 없지만, 한 중학생의 호기심어린 실험과 탐구, 그리고 그것을 무시하지 않은 한 연구자의 과학적 사고방식과 실험이 현대물리학에서도 쉽사리 설명못하는 신비한 현상을 세상에 소개한 것은 참 흥미로운 일입니다. 보다 이런식의 탐구하고 문제를 해결하기 위해 몰두하는 방식의 교육이 많이 이루어졌으며 좋겠다는 바람도 있고요.

아 그리고 여러분은 물 빨리 얼리고 싶으시면 냉동실에 뜨거운물 넣으세요

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지와타네호
15/02/01 20:38
수정 아이콘
냉동싱에 뜨거운물을 넣었다간 등짝 스매싱이...
닭이아니라독수리
15/02/01 20:51
수정 아이콘
음펨바를 제1저자로 해주는 문화가 부럽네요
우리나라는 학생이나 조교가 다 해놓은 연구도 교수가 낼름 해먹는 경우가 허다한데
15/02/02 00:36
수정 아이콘
저도 여기서 우와 했네요.
순대없는순대국
15/02/01 20:59
수정 아이콘
신기하네요. 뜨거운물에서 더 빨리 얼다니.
그보다 대학교수가 고등학생의 질문에 저리 진지하게 접근 했다는게 더 놀랍습니다.
그냥 어린애 뻘(?)질문으로 생각할수도 있었던 내용인데 말이죠.
지니쏠
15/02/01 20:59
수정 아이콘
문화권이 달라서 그런가, 제 눈으로 볼 때는 오스본 박사가 꽤 난 사람이네요. 흐흐.
지포스2
15/02/01 21:07
수정 아이콘
http://news.naver.com/main/read.nhn?mode=LSD&mid=sec&sid1=102&oid=089&aid=0000149285

좀 찾아보니까 뜨거운 물이 차가운 물보다 빨리 언다는 사실 자체는 아리스토텔레스 시절부터 알려져 있었군요..
터치터치
15/02/02 08:28
수정 아이콘
근데 아리스토텔레스는 뜨거운 물, 차가운 물을 뭘로 얼린 걸 봤을까요?? 냉장고가 있었나.....신기....
왕삼구
15/02/02 17:53
수정 아이콘
추운 환경에서 실험하면 됐겠죠. 자연적으로 얼음이 어는~
15/02/01 21:09
수정 아이콘
저도 신기하네요 첨알았네요...
그나저나 저도 오스본 박사가 놀랍네요. 제가 이상한 건지 제가 타락한건지 그냥 아프리카의 힘없는 학생을 제1 저자로 올려준 저 물리학 교수님은 정말 존경받으실 분인 것 같습니다.
15/02/01 21:25
수정 아이콘
우리나라 대부분의 교수는 저 아이스크림 에피소드까지
적당히 각색해서 낼름 자기걸로 써먹겠죠
아프리카청춘이다
15/02/01 21:35
수정 아이콘
신기하네요 몰랐습니다 크크
뜨거운 물이 더 빨리 얼다니...
포포탄
15/02/01 21:40
수정 아이콘
!!!
저도 어렸을 때 부모님에게 뜨거운 물이 더 빨리 언다고 우겼다가 등짝스메싱 당해서 제가 틀린 줄 알았는데 맞는거였군요!
제가 60년만 더 빨리 태어났어도...
오큘러스
15/02/01 21:45
수정 아이콘
하... 아쉽네요. 지금이라도 포포탄효과라고 부르는것이...
잠잘까
15/02/01 22:28
수정 아이콘
크크크크크크크크크
저 신경쓰여요
15/02/01 23:42
수정 아이콘
크크크크크크 피지알에서만큼은 포포탄 효과라고 합시다?
15/02/01 21:43
수정 아이콘
어릴때는 뜨거운물이 더 빨리 어는 현상이 신기했는데 크고 나니까 아프리카 소년이 제1저자가 되고 현상에 이름까지 붙인게 100배는 신기하군요
15/02/01 22:43
수정 아이콘
마법의 단어 크큭
총사령관
15/02/01 22:48
수정 아이콘
저도 이거 들어서 알고 있었는데요 예전에 군대에서 뜨거운물을 얼리면 더 빨리 업니다 라고 했다가 진짜 세상에서 제일 무식한 사람 취급 받았는데..
네오크로우
15/02/01 23:14
수정 아이콘
어? 이거 군대 있을 적에 취사반에 있던 친한 졸병 (대학교 전공이 무슨 조리학과였습니다.) 이 가르쳐줘서 원리가 뭐냐고 물었더니..
높은 온도의 물이나 낮은 온도의 물이나 어차피 0도에 가야 어는 건데, 높은 온도 물이 갑자기 온도가 낮아지는 거니 관성의 법칙
비스무레하게 0도에 가까워져도 온도가 떨어지는 속도가 빠른 것이 그대 유지돼서 빨리 어는 거라고 굉장히 진지하게 말해서 거의 15년 넘게
그렇게 알고 있었는데... 아직 뭔가 딱 밝혀진 과학적인 근거는 없는 거군요. 아놔..;; 여태 그런 줄 알았구만;;

거기다가 자랑스럽게 제가 다른 사람한테 전파한 게 거의 30명은 넘을 텐데.....
15/02/01 23:14
수정 아이콘
초등 아니 국민학교 1학년 슬기로운 시간 때 자석에 붙는 물건 아닌 물건 수업 시간이 생각나네요. 선생님이 "동전은 자석이 붙을까요? 안붙을까요?" 라고 질문을 했는데 뭐 선생님의 의도는 금속과 비금속을 구분하는거였다는걸 이제야 생각하는거죠. 그런데 전 그 전에 집에서 동전을 자석에 대봤었거든요. 안붙더라고요. 그래서 안붙는다에 손을 들었는데 선생님이 금속 비금속 구분을 못한다고 타박을 하셨고 전 해봤다고 빡빡 우겼고... 그렇게 우기다 선생님께선 옆반 선생님께 질문해보고 안붙는다는 대답을 받고 나서야 그먕 니 말이 맞다... 하고 넘어가셨던 기억이 나네요. 그래서 저는 애들이 물어보면 "그래 일단 한번 해보자" 하는 습관이 들긴 했습니다. 설명을 해주든 못하든. 대부분은 애들이 잘못 가져오는거긴 한데 그 중에 음펨바가 나오지 말란 법은 없을테니까요.
15/02/01 23:38
수정 아이콘
사실 뭐 요즘은 모르겠지만...저 예전 시절 떠올려봐도 교사분들이 정작 학생들의 창의적인 질문에 대한 대답은 엉망이긴 했습니다. 자신이 가르칠 것만 준비해 왔지.. 물론 자신의 실수에 대한 대답은 시험에 안나온다. 그런 것 까지 생각해서 문제 제대로 풀 수 있겠냐였지만요.
저 신경쓰여요
15/02/01 23:41
수정 아이콘
음펨바도 대단하지만 오스본도 정말 대단하네요. 모든 걸 자기 것으로 하고 싶은 맘이 사람인 이상 안 들 수가 없었을 텐데...
우리강산푸르게
15/02/02 00:06
수정 아이콘
온도가 낮으면 물이 추워서 늦게 얼고 온도가 높으면 물이 따뜻해서 활동을 빨리 하니까 빨리 어는게 아닐까요 흐흐
15/02/02 01:43
수정 아이콘
신기하긴 하네요. 분명히 뜨거운 물도 온도가 떨어지면서, (원래) 찬물이랑 온도가 같아지는 시점이 올건데...
오큘러스
15/02/02 02:14
수정 아이콘
물이라는게 0도가 된다고 얼어붙는게 아니더라고요
여러 이론들이 있는데 요지는 물의 상태변화에서 온도가 유일한 역할을 하는게 아니다 정도가 요지인 것 같습니다.
터치터치
15/02/02 08:33
수정 아이콘
아..어차피 싱가폴 과학자 연구결과는 읽어도 모를 것 같고 문과생의 입장에서는 전기세는 어느 쪽이 더 나오는가 궁금하네요.

참.. 그런데 늘 뜨거운 물이 먼저 어는 건 아니고 그럴 때도 있다가 진실인 듯 합니다.
블교&도슬람
15/02/02 08:46
수정 아이콘
그냥 생각해봤을 때 물의 온도가 높아지면 기화 하려는 현상이 있는데 이 때 빠져나간 공기가 어는 속도가 빨라지는데 영향이 있지 않을까...
그리 생각을 해봅니다. 그 왜 쇼타의 초밥 만화 보면 한 번 끓인 물에 뱅어를 데치면 더 빨리 데쳐진다는 것도 있고...
어떤날
15/02/02 09:47
수정 아이콘
이공계 대학원생들 & 그 출신들은 많이들 음펨바보다 오스본 박사를 대단하다고 생각할 거 같네요. 크크
피아노
15/02/02 15:33
수정 아이콘
깊이 들어가는 궁금증을 해소하지 못한 경험은 저도 자주 있었네요.
가장 강한 기억은 고1때 토성의 고리가 토성의 자전축과 수직으로 형성된 이유가 뭔지 궁금해서 학교 선생님이고 학원선생님이고 다 물어봐도 제대로 대답을 하는 사람이 없더군요. 주변에 상위권이라는 놈들이 그걸 궁금해하는 애들도 없었고. 대학가면 알게된다고 하더군요 크크.
Galvatron
15/02/03 11:19
수정 아이콘
자전축과 수직이 아니면 어떻게 형성되나요? 자전축과 수직이 되는게 가장 합리하고 그것밖에 없다고 생각되는데....
피아노
15/02/03 14:16
수정 아이콘
합리적이라고 말씀하시는 근거가 뭔가요. 막연하네요.
Galvatron
15/02/03 17:21
수정 아이콘
이건 손가락에 링같은걸 걸고 돌리는것과 같은 이치인거 같은데.... 원심력은 당연히 자전축과 수직이 되니까요.
피아노
15/02/04 00:45
수정 아이콘
중력을 잘못 이해하고 계신거 같군요. 그러면 인공위성 궤도가 자전축과 전부 수직입니까?
WeakandPowerless
15/02/03 10:45
수정 아이콘
전 이거 수능 영어교재 지문으로 본 적이 있었죠. 오랜만에 다시 읽으니 반갑네요. 근데 그 당시에도 뜨거운 물이 더 빨리 언다고? 뭔 개소리야 아니 내가 잘못 해석했나? 계속 이랬던 기억이 크크크
15/02/03 11:07
수정 아이콘
좋은 글에 괜히 사족을 다는 것 같기는 합니다만, 음펨바 효과를 근거로 단순히 '뜨거운 물이 찬 물 보다 빨리 언다' 라고 하기에는 어폐가 있습니다. 물이 어는 속도는 약 섭씨 25도 정도 에서 가장 느리고, 그 온도 이상이나 이하로는 빨라집니다. 물론 본문의 예시대로 끓는 물보다 빨리 얼려면 물의 온도가 어는점에 꽤나 가까워야 합니다만, 그래도 덮어놓고 찬물보다 뜨거운 물이 빨리 어는 것은 아닙니다. 흔히 가정집에서 나오는 정도의 찬물이라면 그냥 얼리는 것이 빠를 수도 있습니다. 특히 물을 끓이는 시간과 에너지를 생각하면요.

http://iopscience.iop.org/0031-9120/14/7/312/pdf/pev14i7p410.pdf
관심 있으신 분들은 위 논문에서 (4페이지에 있는) 1번 그래프만 보셔도 되겠네요.
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