집에서 하는 간단한 과학실험 - 물의 표면장력 : 비누로 손을 싰어야 하는 이유

* 코로나때문에 국가가 흔들리는 지금, 이 간단한 실험은 매우 중요한 의미를 가진다.

물로 그냥 손을 싰어도 깨끗한데, 왜 꼭 비누로 싰어야 할까?
그 이유는 바로 물의 표면장력에 있다.
물에 세제를 섞으면 이 표면장력이 약해진다.

표면장력( surface tension)이란?
고체 표면에 물을 뿌리면 방울이 맺히기도 혹은 넓게 퍼지기도 한다. 왁스를 칠한 유리 표면에는 물 방울이 맺히고, 반면에 깨끗한 유리 표면에는 물이 넓게 퍼져 얇은 막이 형성되는 것을 쉽게 볼 수 있다. 다른 상태의 유리 표면과 표면장력이 큰 물의 상호작용이 만들어 낸 결과이다. 토란(혹은 연꽃) 잎 표면에 내린 비는 마치 유리구슬 같은 물방울이 되어 굴러다니고, 소금쟁이가 수면 위를 여유롭게 걸어 다닐 수 있는 것도 물의 표면장력으로 인한 것이다.

표면장력의 원인
물을 비롯한 액체 상태의 물질들은 수 많은 분자들로 구성되어 있다. 액체내의 분자들은 매우 가까이 있어서 서로 밀고 당기는 힘이 작용한다. 그런데 비해서 기체 상태의 분자 간의 힘은 액체 상태의 분자 간의 힘보다 작고, 고체 상태의 분자 간의 힘은 오히려 액체 상태의 분자 간의 힘보다 크다. 그것은 기체 분자들이 서로 멀리 떨어져 있고, 고체 분자들은 액체 분자들 보다 더 밀집되어 있기 때문이다.

준비물: 투명한 그릇, 후춧가루, 세제나 비눗물, 물

1. 그릇에 물을 조금 담고, 그 위에 후춧가루를 골고루 뿌린다.
(실험에서 후춧가루는 먼지나 모래 등 이물질을 대신한다.)
- 간식먹다가 가볍게 하는 실험이라 예쁜 사진이 아님을 감안...(그만큼 간단한 실험만 취급)

2. 손가락을 후춧가루를 푼 물에 찍어 후춧가루가 얼마나 달라붙는지를 확인한다.
- 아이가 장난을 치느라 제대로 된 사진을 못 찍음(5세 이아.... 이것이 진짜 가정실험이다. 정갈하게 나온 사진들은 대부분 엄마들이 억지로 만들어 낸 상황설정)
- 사진은 좀 흐리지만 후춧가루가 조금 들러붙은 것을 알 수 있다.

3. 손가락에 세제를 조금 묻힌 후 다시 그릇에 손가락을 대 본다.
후춧가루가 마치 자석이 밀어내듯이 가장자리로 퍼지면서 세제가 묻은 손가락 주변이 비교적 깨끗해진다.
- 물의 표면장력이 약해지는 것이다.

4. 손가락 상태 확인
- 아 이놈의 장난기... 좀처럼 가만히 있질 않는다.
- 사진이 너무 흐리지만, 손가락에 후춧가루가 거의 묻지 않았음을 알 수 있다.

cf. 비누로 손을 싰어야 하는 이유는 또 있다.
그것은 바로 세균 때문인데, 보통 세균은 겉 표면이 지방으로 둘러쌓여 있기 때문이다.
따라서 손을 그냥 물로만 싰게 되면 지방성분이 싰겨내려가지 않기에 제대로 건조되어 죽기 전까진 고스란이 손에 남아있게 된다.

비누는 정말 대단한 발명품이다.
의료서비스가 매우 부족한 나라에서는 작은 비누 하나가 질병으로부터 수많은 사람의 세균감염을 막을 수 있는 의사와같은 역할을 한다.
코로나로 힘겨운 하루하루를 보내고 있는 우리들에게도 시사점이 매우 크다.
어른들부터 경각심을 가지고 비누 손싰기를 생활화할 필요가 있다.

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