안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
맹물에 가라앉던 달걀이 소금물에서 떠오르는 핵심 원리는 소금이 녹으면서 물의 밀도가 증가하여, 아르키메데스의 원리에 의해 달걀이 받는 부력이 달걀의 중력보다 크거나 같아지기 때문입니다. 이와 관련하여 설명해 드릴게요.
달걀 내부의 단백질, 지방, 그리고 칼슘 성분의 껍데기 때문에 달걀 전체의 평균 밀도가 순수한 물보다 높기 때문에 맹물에 넣으면 아래로 끌어당기는 중력이 위로 밀어 올리는 부력보다 커서 바닥으로 가라앉습니다. 반면, 물에 소금을 녹이면 소금 이온이 물 분자 사이의 미세한 빈 공간으로 끌려 들어가 결합하는 과정에서 수용액 전체의 부피는 거의 늘어나지 않지만, 질량은 녹아들어 간 소금의 양만큼 급격히 늘어납니다. 밀도는 부피에는 반비례하고, 질량에 비례하는데, 부피의 변화는 거의 없는 반면, 질량이 증가하기 때문에 소금물의 밀도가 증가합니다. 따라서 달걀의 부피와 중력은 일정하지만, 물에 소금이 녹아 밀도가 증가함에 따라 달걀에 작용하는 부력이 점점 커집니다. 소금물의 밀도가 달걀의 밀도보다 높아지는 순간, 달걀에 작용하는 부력이 달걀의 중력을 넘어서게 되어 달걀이 물 위로 떠오릅니다.