호수의 물은 왜 수면으로부터 어는가
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호수의 물은 왜 수면으로부터 어는가?
만약 얼음이 물보다 무겁다면 얼음은 호수 바닥에 가라앉아 호수 속에 살고 있는 식물이나 물고기는 겨울이 되면 얼어 죽을 것이다.
대기의 온도가 낮아지면 수면의 온도도 낮아진다. 이때 수면에 있는 물의 밀도는 커지기 때문에 온도가 약간 높아 밀도가 작은 호수 속의 물과 자리바꿈을 한다. 이러한 과정이 4℃까지 반복된다.
물의 밀도는 4℃에서 가장 크다. 따라서, 4℃보다 온도가 낮아지면 물의 밀도는 작아지므로 더 이상의 물의 자리바꿈(순환)은 일어나지 않는다. 물 표면의 온도가 0℃가 되면 물은 얼게 되고, 얼음의 밀도는 물의 밀도에 비하여 매우 작으므로 밑으로 가라앉지 않는다.
호수의 물은 왜 바닥까지 얼지 않을까?
대부분의 액체에서는 고체가 생기면 그것이 액체 안에 가라앉는다. 그러나 얼음은 물보다 밀도가 작아서 물 위에 뜬다.
호수는 공기의 온도가 0℃ 이하로 내려가면 찬 공기에 노출되어 있는 물의 표면부터 얼기 시작한다. 얼음은 열을 잘 전도하지 않기 때문에 호수의 표면이 얼게 되면 바깥의 냉기가 밑으로 잘 전달되지 않으므로 얼음 밑의 물이 어는 것을 막아준다.
겨울에 얼음이 호수 표면을 차단하여 층을 형성하는 것은 생물학적으로 아주 중요하다. 호수의 표면이 얼어도 그 밑은 얼지 않기 때문에 얼음 밑의 물 속에서는 식물이나 물고기와 같은 동물이 살 수 있는 것이다. 이와 같은 현상은 물이 얼 때 부피가 늘어나는 물의 특이한 성질 때문이다.
베드윈족과 검은 옷
시나이 사막에 사는 베드윈족은 검은 천으로 된 헐렁한 옷을 입고 산다. 햇빛을 받으면 검은 물체가 흰 물체보다 더 뜨거워진다는 것을 모르기 때문일까? 아니면 흰 천을 구하기 어렵기 때문일까?
베드윈족은 검은 옷을 입어 땀이 빨리 마르게 한다. 수분이 증발하면서 열을 빼앗아가면 더 상쾌하게 느껴지기 때문이다. 검은 옷을 입으면 흰옷을 입을 때에 비해서 옷안의 온도가 6℃정도 더 높아진다고 한다. 이렇게 데워진 공기는 상승해 헐렁한 옷의 윗 부분으로 빠져나가고 외부의 공기가 아래의 터진 곳으로 들어오기 때문에 몸 주위로 언제나 바람이 불게 되는 것이다.
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