생글생글

과학과 놀자

얼음에 소금 섞으면 -20℃까지 내려가

뜨거운 여름, 더위에 지친 우리를 즐겁게 해 주는 것 중 아이스크림이 있다. 아이스크림은 달콤하고 부드러우면서도 차가워서 기분 좋게 더위를 식혀 준다. 이런 아이스크림은 언제부터 먹기 시작했을까? 최초의 아이스크림은 과일 주스를 얼린 셔벗으로 알려져 있다. 로마 시대의 귀족들이 디저트로 즐겼다는 얼음 셔벗이 그 시작이다. 냉장고도 없던 시절, 그들은 알프스의 만년설을 가져다가 염 성분이 들어 있는 진흙을 섞어 간이 냉동고를 만들었고, 그 안에 과일 주스를 넣어 얼려 먹었다고 한다. 오늘날에도 그와 비슷하게 간이 냉장고를 만들 수 있다. 얼음에 소금을 3:1로 섞으면 -20℃까지 내려가기 때문이다. 얼음과 소금을 섞으면 온도가 그렇게 많이 내려가는 이유는 무엇일까? 얼음에 소금을 넣으면 어는점 내림 현상으로 인해 그냥 두었을 때보다 훨씬 빨리 녹는다. 얼음은 녹을 때 에너지를 흡수하기 때문에 주변의 온도가 빠르게 내려간다. 흡열 반응이 일어나는 것이다. 얼음이 녹을 때 흡수하는 열은 융해열(heat of fusion)이라고 한다. 하지만 얼음에 소금을 넣었을 때 온도가 내려가는 것은 얼음의 융해열 효과만은 아니다. 얼음이 녹아서 생긴 물에 소금이 용해되면서 또 열을 흡수하기 때문이다. 즉, 얼음에 소금을 넣었을 때 온도가 내려가는 이유는 얼음 융해열과 소금 용해열(heat of solution)의 합작품이다. 상태 변화가 일어날 때 에너지가 흡수되는 것은 융해에서만 일어나는 현상이 아니다. 액체가 기체로 기화될 때도 흡열 반응이 일어나 주변의 온도가 내려간다. 이때 흡수되는 열은 기화열(heat of vaporization)이라고 하는데, 냉장고 없이 사는 아프리카 주민들에게 신선한 식품을 저장할 수