주방용 금속 주전자에 물을 담아 가스불로 끓일 때 완전히 끓기 직전 '쏴-' 하는 특유의 미세한 마찰 소리가 나다가 막상 물이 팔팔 끓기 시작하면 소리가 조용해지는 원리가 무엇인가요?

Question

주방용 금속 주전자에 물을 담아 가스불로 끓일 때 완전히 끓기 직전 '쏴-' 하는 특유의 미세한 마찰 소리가 나다가 막상 물이 팔팔 끓기 시작하면 소리가 조용해지는 원리가 무엇인가요?

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

주전자를 가열하면 불과 맞닿은 바닥 쪽 물이 먼저 100도에 도달해 미세한 수증기 기포들을 만듭니다. 하지만 이때 주전자 위쪽의 물은 아직 100도보다 낮은 차가운 상태를 유지하고 있습니다. 바닥에서 생긴 기포들이 부력에 의해 위로 떠오르다가 이 차가운 물을 만나면, 내부의 수증기가 순식간에 식어 다시 물로 응축됩니다.

​기체가 액체로 변하면 부피가 급격히 줄어들기 때문에 기포가 순식간에 쪼그라들며 붕괴합니다. 이때 기포가 있던 빈 공간을 채우기 위해 주변의 물 분자들이 사방에서 거세게 몰려들어 중심에서 서로 강하게 부딪치는데, 이 과정에서 미세한 충격파가 발생합니다. 수많은 기포가 동시에 찌그러지며 물 분자들이 부딪치는 충격음이 한데 합쳐져 끓기 직전에 '쏴' 하는 특유의 시끄러운 마찰 소리로 들리는 것입니다.

​반면 물이 완전히 팔팔 끓기 시작하면 주전자 전체의 물이 골고루 100도까지 뜨거워집니다. 이제는 바닥에서 발생한 수증기 기포가 위로 올라가도 차가운 물을 만나지 않기 때문에, 도중에 찌그러지지 않고 수면 위까지 안전하게 올라와 터지게 됩니다. 기포가 격렬하게 붕괴하며 물 분자들이 부딪치던 충격이 사라지기 때문에 날카로운 소리는 멈추고 막상 끓을 때는 조용해집니다.