라바 램프 속 왁스가 지속적으로 오르내리는 과학적 원리는 무엇인가요?

Question

라바 램프 내부의 알록달록한 왁스 덩어리가 용기 안에서 위로 올라갔다가 다시 아래로 천천히 가라앉는 움직임을 반복하는데요. 라바 램프 속 왁스가 지속적으로 오르내리는 과학적 원리는 무엇인가요?

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

라바 램프 속 왁스가 지속적으로 오르내리는 이유는 두 물질이 서로 섞이지 않는 성질과 열에 의한 밀도 변화 때문입니다. 이와 관련하여 좀 더 자세히 설명해 드리겠습니다.

라바 램프 내부에는 물을 기반으로 한 투명한 액체와 파라핀 왁스가 들어 있는데, 물과 기름처럼 두 물질은 극성이 서로 달라 절대 섞이지 않습니다. 왁스는 표면장력이 높아 액체 속에서 산산조각으로 흩어지지 않고 매끄럽고 둥근 덩어리 형태를 유지하고, 두 물질은 상온에서 밀도가 매우 비슷하지만, 왁스가 아주 미세하게 더 묵직한 상태로 되어 있습니다.

라바 램프 바닥의 조명이 열을 발생시키면, 바닥에 깔려 있던 왁스가 열을 흡수하게 되고, 왁스는 열을 받으면 열팽창에 의해 부피가 늘어나며 밀도가 낮아집니다. 주변 액체보다 가벼워진 왁스 덩어리는 부력을 받아 위로 천천히 떠오릅니다. 열원에서 멀어진 용기 상단에 도달한 왁스 덩어리는 주변 액체와 공기에 열을 빼앗기며 차가워지면, 식은 왁스는 부피가 다시 줄어들면서 밀도가 높아지고 중력에 의해 다시 바닥으로 가라앉습니다. 바닥으로 내려온 왁스는 다시 전구의 열을 받아 데워지고, 이 과정이 끊임없이 반복되면서 왁스 덩어리가 몽환적으로 오르내리게 됩니다.