기름은 실제 물보다 걸쭉하면서 더욱 무거운 느낌인데 왜 물에 뜨나요?
안녕하세요.
우리가 흔히 일상에서 보면 기름은 물에 섞이지 않는다고 합니다.
다만 궁금한건 각각 분리해서 보면 기름이 더욱 걸죽하면서 무거운 느낌인데
기름이 가라앉지 않고 물에 뜨는 원리가 궁금합니다.
안녕하세요.
먼저 기름은 물보다 밀도가 낮습니다. 밀도는 단위 부피당 질량으로 정의되며, 기름이 물보다 가볍다는 것은 같은 부피의 기름과 물을 비교했을 때 기름의 질량이 더 적다는 것을 의미합니다. 물과 기름은 서로 섞이지 않습니다. 이는 물이 극성(polar) 분자이고, 기름이 비극성(non-polar) 분자이기 때문입니다. 극성 분자인 물은 서로 강하게 결합하여 수소 결합을 형성하는 반면, 비극성인 기름 분자는 이러한 수소 결합을 형성할 수 없습니다.기름이 물보다 걸쭉하고 무겁게 느껴지지만 물에 뜨는 이유는 기름과 물의 밀도 차이 때문입니다. 밀도는 물질의 질량을 부피로 나눈 값으로, 일반적으로 g/cm³ 또는 kg/m³ 단위로 표현됩니다. 밀도가 높은 물질은 같은 부피에서 더 많은 질량을 가지게 됩니다. 물의 밀도는 약 1 g/cm³입니다. 대부분의 식용 기름, 예를 들어 식물성 기름이나 올리브 오일의 밀도는 약 0.9 g/cm³로, 물보다 약간 낮습니다.
부력은 물체가 액체에 잠길 때 액체가 물체를 밀어올리는 힘입니다. 아르키메데스 원리에 따르면, 물체가 액체에 잠기면 그 물체가 밀어낸 액체의 무게만큼의 부력을 받게 됩니다. 물체가 물에 뜨는지 가라앉는지는 그 물체의 밀도와 관련이 있습니다. 밀도가 낮은 물질은 부력에 의해 물에 뜨게 됩니다. 따라서 기름은 밀도가 낮기 때문에 물에 뜨게 됩니다.
기름이 물보다 걸쭉하게 느껴지는 이유는 기름의 점도, 즉 액체의 흐름에 대한 저항성 때문입니다. 점도가 높을수록 액체는 더 느리게 흐르고 더 걸쭉하게 느껴집니다. 하지만 점도는 밀도와는 다릅니다. 기름의 점도가 높아 걸쭉하게 느껴질 수 있지만, 밀도는 물보다 낮기 때문에 물 위에 뜨게 됩니다.
기름과 물이 섞이지 않는 이유는 분자 구조와 관련이 있습니다. 물은 극성 분자로, 분자 간의 강한 수소 결합이 형성됩니다. 반면, 기름은 비극성 분자로, 분자 간에 약한 반데르발스 힘만 작용합니다. 이로 인해 물과 기름은 서로 섞이지 않고 분리됩니다.
결론적으로, 기름이 물보다 걸쭉하고 무겁게 느껴지는 것은 점도가 높기 때문입니다. 하지만 기름의 밀도는 물보다 낮기 때문에 물에 뜨게 됩니다. 밀도가 낮은 물질은 부력에 의해 물에 뜨며, 기름과 물은 서로 섞이지 않는 성질을 가지고 있기 때문에 기름이 물 위에 떠 있게 됩니다.