안녕하세요. 화학기자단 2기 안익희 기자입니다.

무지개 액체탑 쌓기에 숨어 있는 원리를 찾으셨나요?

원리는 바로 “밀도”입니다.

과학에서 말하는 밀도란? 한자 그대로 풀이해보면 “빽빽할 밀, 정도 도”, 빽빽하게 차 있는 정도를 말합니다.

물질이 빽빽하다는 것은 같은 부피의 물질이라도 그 물질을 구성하는 성분이 다르면 질량 값이 다른 것을 말하는데, 이것을 밀도라고 정의합니다.

정리하자면 밀도는 어떤 물질의 부피에 대한 질량 값으로 물질의 고유한 특성이에요.

같은 부피를 갖는 물질이어도 그 물질을 구성하는 성분이 다르면 질량이 다르므로 밀도도 달라진다는 말입니다.

결국 밀도는 그 물질을 구성하고 있는 입자가 무엇인가에 따라 바뀌는 값입니다.

같은 부피의 알류미늄, 구리, 금이 있다고 생각해볼게요. 부피는 같지만 질량은 다르지요. 금이 제일 무겁고, 구리, 알류미늄 순서로 점점 가벼우니까요.

그럼 여기서 밀도는 무엇이 가장 높을까요?

밀도의 단위는 질량(g)/부피(cm3)이므로 알류미늄 < 구리 < 금 순서로 높습니다. 즉, 밀도가 높을수록 같은 부피일 때 더 무겁습니다.

우리가 흔히 무겁다, 가볍다라고 쓰는 표현은 질량의 크고 작음을 뜻하는 경우도 있고, 밀도가 크고 작음을 뜻하는 경우도 있습니다.

예를 들어 철 1kg과 솜 1kg 중 어느 것이 무거울까? 라고 물어보면 대부분 철 1kg이라고 대답하게 되는데, 이 경우 밀도를 기준으로 생각했기 때문입니다.

하지만 이 둘의 질량은 같죠. 둘 다 1kg이니까요.

무지개 액체탑 쌓기는 액체에 여러 물질(설탕)의 양을 다르게 넣어보면서 뜨거나 가라앉는 차이로 밀도를 알아보는 실험입니다. 액체(물)에는 색소를 섞어 시각적인 효과까지 더합니다.

위쪽으로 가는(뜨는) 색깔은 아래쪽에 있는(가라앉은) 색깔의 설탕물보다 밀도가 작은 것입니다. 아래쪽에 있는 설탕물이 밀도가 큰 것이고요.

  <출처 : 나>

사람이 바다에서 뜨는 이유도 밀도 차이 때문인데요. 소금물의 밀도가 사람의 밀도보다 높기 때문이랍니다.

이 밖에도 우리 생활에서 볼 수 있는 밀도를 얘기해보면 여러 가지가 있습니다.

잠수부들의 허리에 붙어있는 납덩이가 그 예 중 하나인데요. 사람의 밀도는 물과 비슷해서 물속에 잘 가라앉지 않기 때문에 물 속에서 쉽게 가라앉게 하려고 붙이는 것입니다.

반대로 구명조끼는 물보다 밀도가 작은 공기가 들어 있어 사람이 물에 쉽게 뜰 수 있도록 해줍니다.

헬륨 풍선이 하늘에 뜨는 이유도, 헬륨 기체는 공기보다 밀도가 작아서입니다. 공기는 질소와 산소가 대부분이라 이것보다 밀도가 작은 기체들은 위로 떠오르기 때문입니다.

이처럼 우리 생활 속에서도 밀도가 여기저기 숨어 있었는데요. 제가 말씀드린 예시 외에도 더 많은 것이 있으니 여러분도 한번 찾아보시면 어떨까요?

이상 안익희 기자였습니다!