신기한 현상 - 뜨거운 물이 더 빨리 언다 - 음펨바효과

신기한 현상 - "뜨거운 물이 더 빨리 언다"

 

뜨거운 물이 더 빨리 언다는 것은 상식적으로 말이 안됩니다. 

그래서 이런 현상을 발견한 사람도 처음에는 바보취급을 당했다고 합니다.

 

그런데 분명히 뜨거운 물이 더 빨리 어는 것은 실험으로 증명된 사실입니다.

아래의 표는 35도의 물과 5도의 물을 동시에 냉장고 넣고 냉각했을때 온도 변화를 나타낸 그래프입니다.

 

빨간 색이 뜨거운 물입니다.

표를 보면 냉장고에 넣고 260초 정도 지나면서부터 뜨거운 물의 온도가 더 떨어져 있는 것을 알수 있습니다.

 

뜨거운 물이 더 빨리 언다는 것을 처음으로 발견한 것은 탄자니아의 중학교 3학년 학생이었습니다. 학교에서 끓인 우유에 설탕을 녹이고 실온에 식힌 후에 냉장고에 넣어서 아이스크림을 얼리는 실험을 하고 있었습니다.

그런데, 실험하는 학생들이 많기 때문에 아이스크림을 얼리는 냉장고를 사용하려면 매우 오랬동안 순서를 기다려야 했습니다.

기다리는 시간이 싫었던 음펨바라는 학생은 선생님의 지시를 따르지 않고 식지 않은 우유를  바로 냉장고에 넣었습니다.

왜냐하면 조금만 늦어도 냉장고에 자리가 없어서 엄청 오래 기다려야 했기때문이죠.

우유가 뜨겁기 때문에 같이 넣은 다른 학생들보다는 조금더 오래 기다려야겠지만 그정도는 감수할만 했으니까요.

 

그런데, 음펨바학생은 이상한 점을 발견했습니다.

선생님이 시킨대로 착실하게 식혀서 넣은 학생들보다 말썽쟁이 음펨바의 우유가 더 빨리 얼어있는 것이 아니겠습니까?

음펨바는 "헐, 이게 뭔일이야?" 하고 신기해서 친구들과 선생님께 말씀 드렸는데,

웃음거리만 되고 말았습니다.

 

그러나, 음펨바 학생은 포기하지 않았습니다.

몇번의 실험을 더함으로서 뜨거운 물이 더빨리 언다는 것을 발견하게 되었습니다.

그리고 그 다음해 고등학교에 진학을 했는데,

고등학교에서 대학교수인 오스본 박사를 초청하여 물리학 강연을 듣는 시간이 있어습니다.

강연이 끝난 후 음펨바는

 

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

라고 질문을 했습니다.

오스본 박사는 그 말에 반신반의하였으나, 실험실에 돌아가서 꼭 실험해보겠다고 약속했습니다.

대학으로 돌아온 오스본박사는 음펨바의 주장대로 실험해 본 결과, 뜨거운 물이 차가운 물보다 떠 빨리 언다는 주장이 사실이라는 것을 알게 되었습니다.

 

물의 어는 속도는 물의 온도에 따라서 많이 달라집니다. 약 40도의 물과 약20도의 물이 어는 시간의 차이는 한시간 이상이 나기도 합니다.

 

위 표를 보면 40도의 물은 냉장고에 넣고 210분 쯤지나면 얼었습니다.

그런데 20도쯤 되는 물은 280분쯤 지나서 얼었습니다.
신기하죠?

 

이 실험 결과는 1969년 ‘Physics Education’저널에 게재되었습니다(vol 4, p.172-175).

그래서 이러한 현상의 이름을 최초 발견자의 이름을 따서 "음펨바 효과"라고 명명하게 되었습니다.

 

지금까지 음펨바 효과를 최대화되는 조건은 섭씨 35도과 섭씨 5도의 물을 동시에 넣고 얼려을 때  일어나는 것으로 알려져 있습니다.

 

이런현상이 어떤 원리로 일어나는지 아직까지 발혀지지 않고 있습니다.

 

2013년 6월 영국왕립화학회는 음펨바 현상의 기작을 밝혀내는 이에게 1000파운드(약 180만원)의 상금을 주겠다고 발표한 바 있습니다.(에게... 고작 180만원...)

 

제 개인적인 생각인데요.

물은 온도에 따라서 비열이나 열전도율이 달라지는 것이 아닐까... ^^;

 

 

음펨바와 오스본 박사

왼쪽이 음펨바입니다. 교수님보다 더 늙어보인다는.... ㅋㅋㅋㅋ