안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
한여름에 수족관의 물고기가 수면 위로 올라와 입을 뻐끔거리는 현상은 온도가 상승함에 따라 기체의 용해도가 감소하여 물속의 용존 산소량이 부족해지기 때문입니다.
기체가 액체에 녹아들어 가는 용해 과정은 일반적으로 열을 방출하는 발열 반응입니다. 화학적으로 기체 분자들이 액체 속에 녹아 안정적인 상태가 될 때 에너지를 방출하게 되는데, 르샤틀리에의 원리에 따라 외부 온도가 높아지면 원자는 에너지를 흡수하는 방향인 역반응을 진행시키려고 합니다. 즉, 온도가 올라가면 이미 액체 속에 녹아 있던 기체 분자들이 열에너지를 흡수하여 분자 운동이 매우 활발해지고, 이로 인해 분자 사이의 인력을 끊고 액체 표면을 뚫고 나와 다시 기체 상태로 도망치려는 성질이 강해집니다. 이 때문에 온도가 상승할수록 기체의 용해도는 감소하게 됩니다.
수족관의 물속에서도 동일한 원리가 작용합니다. 한여름에 실내 온도가 올라가 수온이 상승하면, 물속에 녹아 있던 산소 분자들이 활발해진 분자 운동으로 인해 공기 중으로 빠져나가면서 물속에 녹아 있는 산소의 양인 용존 산소량이 급격히 줄어듭니다. 물고기는 아가미를 통해 물속에 녹아 있는 산소를 흡수하며 호흡해야 하는데, 수온 상승으로 용존 산소량이 부족해지면 호흡 곤란을 겪게 됩니다. 결국 물고기들은 조금이라도 산소 농도가 높고 공기와 직접 맞닿아 있어 산소가 더 잘 녹아드는 수면 가까이로 올라오게 되며, 부족한 산소를 더 많이 흡입하기 위해 입을 수면 위로 내밀고 뻐끔거리는 행동을 보이게 됩니다.