찬 물을 담아 놓은 페트병 표면에 물이 맺히는 현상은 왜 생기는 건가요?
안녕하세요
찬 물을 페트병에 담아 놓고 일정 시간이 지난 뒤에 와서
확인을 해보면, 페트병 표면에 물방울들이 맺혀 있는 것을 볼 수 있는데요
이런 현상은 왜 생기는 건가요?
페트병 표면에 물방울이 맺히는 현상은 응결(condensation) 때문입니다. 이 현상은 찬 물이 든 페트병이 주변 공기와 접촉하면서 일어납니다. 그 과정을 조금 더 자세히 살펴보면 다음과 같습니다.
찬 물과 페트병: 페트병 안의 물이 차가울 경우, 페트병의 표면 온도도 낮아집니다.
공기 중의 수증기: 공기 중에는 항상 일정량의 수증기가 포함되어 있습니다. 따뜻한 공기일수록 더 많은 수증기를 포함할 수 있고, 차가운 공기일수록 수증기를 덜 포함할 수 있습니다.
이슬점: 공기가 특정 온도 이하로 냉각되면 포함하고 있는 수증기가 응결하여 물방울이 됩니다. 이 온도를 이슬점(dew point)이라고 합니다.
응결 현상: 차가운 페트병 표면이 주변 공기를 냉각시켜 이슬점 이하로 떨어뜨리면, 공기 중의 수증기가 페트병 표면에 응결하여 물방울이 형성됩니다.
이와 같은 현상은 일상생활에서도 쉽게 볼 수 있습니다. 예를 들어, 여름철에 차가운 음료가 담긴 컵 외부에 물방울이 맺히거나, 겨울철에 차가운 창문에 물방울이 생기는 것과 같은 원리입니다. 이러한 응결 현상은 온도와 습도 조건에 따라 달라지며, 특히 공기 중의 수증기 양이 많고 페트병의 온도가 낮을수록 더 많이 발생합니다.
비유를 하자면, 차가운 페트병은 공기 중의 수증기를 빨아들이는 자석과 같다고 할 수 있습니다. 찬 페트병 표면이 공기를 차갑게 만들고, 차가워진 공기는 수증기를 유지할 수 없어 물방울로 변하는 것입니다.
페트병 표면에 물방울이 맺히는 현상은 "결로"라고 합니다. 이 현상은 공기 중의 수증기가 찬 표면에 닿았을 때 물방울로 응결되는 과정을 말합니다. 최근에 나오는 식기세척기에서 물기 제거를 이 결로를 활용해서 하는 사례도 있습니다. 세척기 벽면을 차가운물로 채워서 내부의 수분을 그 쪽으로 응집시켜 제거하는 방법입니다. 이런 결로의 원리는 찬 물을 담은 페트병의 표면 온도가 주변 공기의 온도보다 낮습니다. 공기 중에는 항상 일정량의 수증기가 존재하는데 페트병의 차가운 표면에 이 공기들이 접촉하면 공기의 온도가 낮아지고 온도가 낮아진 공기는 수용할 수 있는 수증기의 양이 줄어듭니다. 과잉 수증기 상태가 되면 액체로 변환되어 물방울이 됩니다. 이것이 페트병의 차가운 표면에 맺히게 되는 것입니다.
공기중에는 습기가 있습니다. 이 습기는 찬온도의 물체를 만나면 응결이 됩니다. 그래서 패트병에 물방울이 맺히는 것입니다. 공기중의 습기가 이슬점을 만나서 맺히는 것이지요. 공기보다 패트병의 온도가 낮기 때문에 생기는 현상입니다.
