무더운 여름이 시작됐습니다. 여름 하면 아이스크림이 생각나는데, 아이스크림은 무엇으로 만들까요. 여러 재료를 사용할 수 있겠지만 우유를 많이 사용합니다. 그렇지만 여러분이 알고 있는 우유는 아이스크림처럼 예쁜 모양을 갖고 있지 않으며 단단하지 않습니다. 어떻게 우유가 아이스크림처럼 단단한 모양으로 변신할 수 있을까요.
■액체와 고체
몇 개에서 수만 개의 원자가 모여서 만들어진 분자는 에너지에 의해서 진동하고 있습니다. 이 진동은 온도와 압력에 의존하고 있으며 분자의 모양을 바꾸게 됩니다. 액체는 일반적으로 단단하지 못하고, 흐르는 성질을 가지고 있으며, 어떤 모양의 용기에 담느냐에 따라 모양이 달라집니다. 액체 내의 분자들은 서로 아주 가까이 붙어 있지만, 고체 속의 분자보다 더 많은 에너지를 가지고 있어, 분자간의 인력에서 벗어나서 움직이기가 쉽습니다.
고체는 액체와는 조금 다릅니다. 별도의 용기 없이 형태와 부피를 유지할 수 있는 단단한 특징을 가지고 있으며, 분자 간의 인력에 의해서 고정되어 있습니다. 모래 암석 금속 등이 고체의 예입니다. 고체 상태에서 분자들은 규칙적으로 배열되어 있고, 분자 간의 인력이 벗어나려는 힘보다 크기 때문에 움직이기가 쉽지 않습니다.
■물질의 상태 변화
물질은 온도와 압력에 따라서 세 가지 상태를 가질 수 있습니다. 세가지 상태를 고체 액체 기체라고 부릅니다. 온도에 따라서 이 세 가지 상태는 서로 바뀌게 됩니다. 예를 들어 액체 상태의 물이 온도에 따라 고체인 얼음과 기체인 수증기로 변하는 것입니다. 얼음과 마찬가지로 다른 고체 상태의 물질도 온도와 압력을 변화시키면 액체나 기체의 상태로 변할 수 있습니다. 물질이 상태를 바꿀 때 내부 입자의 에너지가 늘어나거나 줄어드는 것에 따라 열이 발생되거나 열을 빼앗기기도 합니다. 서로 다른 물질은 각각 다른 온도에서 상태를 바꿉니다. 물질에 따라 어는점이 다른 이유이기도 합니다.
기체가 충분히 식으면 액체로 변하는 것을 액화라고 합니다. 온도가 내려가면 기체 속의 입자들이 에너지를 잃어서 서로 멀리 떨어져 있을 수 없게 되기 때문입니다. 보다 더 온도가 낮아지면 액체는 응고해서 고체가 됩니다. 이런 물질들의 입자들은 액화되었을 때보다 에너지를 더 많이 잃었기 때문에 서로 끌어당기는 인력에서 벗어날 수 없습니다.
■아이스크림의 정체
고체 상태인 물은 딱딱하여 아이스크림이 될 수 없습니다. 물분자가 매우 작아 고체가 되면 단단해지기 때문이죠. 아이스크림에 사용되는 유지방은 수 마이크로미터의 크기를 가지고 있어 얼음보다 단단해지지는 않습니다. 아이스크림의 매력은 부드러우면서 입안에서 살며시 녹는 느낌이죠. 여기에 향신료와 설탕 등을 이용해 보다 맛있게 제작됩니다. 아이스크림을 만드는 방법은 생각보다 간단합니다. 생크림과 우유를 함께 넣어 매우 빠른 속도로 저어 크림 상태가 되도록 한후 얼렸다가 다시 분쇄하고, 얼렸다가 분쇄하는 과정을 2, 3회 반복하면 됩니다.
임혜진 부산과학기술협의회 전임강사
