과  학

1.

날씨가 추워지면 햇빛이 비치는 낮에는 연못 속의 잉어들이 바위 가까운 곳에 모여든다. 연못 전체에 동일한 햇빛이 비치고 있음에도 불구하고 잉어들이 하필 바위 근처에 모여드는 이유는 무엇일까? 날씨가 추워질 때 이러한 일이 일어나므로 잉어가 모여 있는 곳은 다른 곳보다 더 따뜻한 곳일 것이다.

2.

연못 한가운데보다 연못 가장자리의 바위 근처가 더 따뜻한 이유를 알려면 먼저 연못에 있는 물질들의 열 특성에 대해 알아야 할 것이다. 결론부터 말하자면 물과 바위의 비열열전도도가 다르기 때문에 이러한 현상이 일어난다. 비열은 단위량의 물질의 온도를 1도 올리는 데 필요한 열량을 의미하며, 열전도도는 열을 전달하는 속도의 크기를 나타낸다. 물의 비열은 바위의 비열보다 5배 정도 크다. 그리고 바위의 열전도도는 물의 열전도도의 수십 배나 된다.

3.

햇빛이 비치는 낮에는 바위와 물이 태양에서 나오는 전자기파를 받게 된다. 그런데 물은 전자기파를 잘 흡수하지 못하므로 전자기파가 바닥까지 가서 바닥에 있는 흙과 돌에 흡수된다. 하지만 물은 비열이 크기 때문에 물의 온도는 그다지 많이 올라가지 않는다. 연못 가장자리에 위치한 바위는 전자기파를 잘 흡수하고 비열이 작을 뿐만 아니라 열전도도도 높아서 바위 전체가 빨리 따뜻해진다. 따뜻해진 바위에서 열이 전달되면서 바위 근처 물의 온도는 바위에서 먼곳의 물의 온도보다 더 높아지게 된다. 그래서 햇빛이 비치는 낮에는 바위가 열 파이프 노릇을 하게 되고, 잉어들은 이 열 파이프의 혜택을 즐기게 되는 것이다.

4.

반대로 에는 바위나 물이 주로 열복사에 의하여 열을 잃는다. 그런데 바위의 비열은 물보다 훨씬 작으므로 바위가 물보다 더 빨리 식는다. 비열이 작다는 것은 온도가 쉽게 올라간다는 의미이기도 하지만 반대로 온도가 내려가는 것도 쉽다는 뜻이다. 이 바위는 물과 접촉하고 있기 때문에, 물로부터 열을 빼앗으면서 바위 근처의 물의 온도는 내려가게 된다.

◆ 2014년 5월 사설모의평가(중앙), 국어B 독서 영역 ‘과학’지문

◆ 개요 : 최상일, 『추운 날 연못 속의 잉어』