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놀며 즐기는 비눗방울 과학체험 !

방울방울~ 비눗방울이 영롱한 무지갯빛을 띠며 공기 중에 떠다니는 모습은 너무도 신기합니다. 오래 간직하며 보고 싶지만 그러한 바람도 잠시, 비눗방울은 곧 터지기 때문에 오랫동안 볼 수가 없죠. 대체 어떻게 하면 오랜 시간동안 터지지 않는 비눗방울을 만들 수 있을까요? 오늘은 저와 함께 오~래 터지지 않는 비눗방울, 그리고 그 원리에 대해 알아보도록 해요~!

1. 오늘의 실험목적!

어릴 적, 아니 지금도 TV에서 마술사들이 만드는 다양한 크기의 비눗방울을 보면 그 매력에 빠져들게 되는데요. 마술사들이 만들어내는 비눗방울은 생각보다 잘 터지지 않는데, 우리가 집에서 비누나 주방세제로 만들게 되면 쉽게 터진다는 생각, 다들 해보셨죠? 여기에도 과학의 원리가 숨어있답니다. 몇 가지 조건을 만족시키면 좀 더 오~래 유지되는 비눗방울을 만들 수 있는데요, 과연 어떤 조건에서 비눗방울이 가장 잘 만들어질까요?

2. 비눗방울은 어떤 세제에서 잘 만들어질까?

우리가 비눗방울을 만들 때 사용하는 각종 세제. 집에서 사용하는 주방세제는 대부분 액체 또는 고체로 만들어져 있는데요, 과연 어떤 세제를 사용하는 것이 더 오래 지속되고 단단한 비눗방울이 될까요? 과학실험을 통해 밝혀진 바에 의하면 액체로 된 세제가 더 단단하게 지속된다고 해요! 그 이유는 가루세제는 물에 녹아도 잔여물이 남을 뿐 아니라 세탁을 위해 여러 가지 첨가물이 더 들어가 있기 때문이죠. 물에서 세제를 녹이기 위해 막대로 젓게 되면 작은 거품이 생기지만 막상 비눗방울을 만들려고 하면 빨대에 거의 거품이 맺히지 않았다고 합니다. 그러니 비눗방울을 만들 때는 액체 세제로! 아셨죠?

3. 비눗방울은 어떤 온도의 물에서 잘 만들어지는가?

그렇다면 온도와는 어떤 관계가 있을까요? 비눗방울은 낮은 온도보다는 뜨거운 온도에서 잘 만들어진답니다. 아무래도 혼합물이 뜨거운 물에서 잘 섞이는데다가 뜨거운 물에선 비눗방울이 더 오래 지속되고 더 크게 불어진다고 해요. 이는 온도가 오르면 분자 운동이 활발하게 되어 표면장력은 낮아지게 되기 때문입니다. 따라서 뜨거운 물에서 비눗방울을 만드는 것이 더 좋다고 하네요. 한 실험에 의하면 뜨거운 온도에서는 비눗방울이 48초 정도 지속 됐고요. 차가운 온도에서는 18초밖에 지속되지 않았다고 합니다.

4. 비눗방울에 글리세린을 넣어라 !

크고 단단한 비눗방울의 비밀 중 하나인 글리세린! 글리세린을 첨가하면 TV에서 나오는 마술사들처럼 크고 오래 지속되는 비눗방울을 만들 수 있는데요. 그 이유는 점성이 강한 글리세린이 수분의 증발을 막아 비누 거품의 표면에서 물기가 말라 거품이 터지는 현상을 방지하기 때문이랍니다. 만약 글리세린을 구하기 어렵다면 집에 있는 꿀이나 물엿을 이용하는 것도 좋습니다!

5. 효과적인 첨가 비율을 알아볼까?

지금까지 알아 본 내용들을 토대로 가장 이상적인 재료의 비율을 살펴봅시다. 앞서 말했듯이 단단한 비눗방울을 만들기 위해서는 뜨거운 물과 액체 주방세제, 글리세린을 섞어주면 되는데요. 이들을 각각 뜨거운 물 2, 액체 주방세제 1, 글리세린 1의 비율로 섞어주면 크고 오래 지속되는 비눗방울 용액을 만들 수 있답니다.

Plus ! 비눗방울은 어떻게 만들어지는 걸까?

비눗방울이 만들어지는 원리를 알기 위해서는 우선 ‘표면장력’의 개념부터 알아야 합니다. 표면장력이란 간단히 말해서 액체의 표면에서 표면을 작게 하려고 작용하는 장력으로, 분자끼리 서로 잡아당기는 힘을 말합니다.

하지만 표면장력이 강하면 비눗방울을 불기 어렵기 때문에 물보다 표면장력이 약한 세제를 넣어 물의 표면장력을 약화시킵니다. 계면활성제로도 불리는 세제의 분자는 물 분자와 결합하면 물의 표면장력을 약하게 만들고 덕분에 비눗방울이 터지지 않고 만들어지는 것이죠. 하지만 액체 속의 표면장력은 그대로 남아 있기 때문에 표면적을 최대한 줄이기 위해 동그란 모양이 되는 것입니다. (사면체, 육면체, 팔면체 등등 다양한 모양에 따라 표면적의 크기는 모두 다르다. 참고로, 구 모양이 표면적이 가장 작다)

Plus ! 여러 가지 모양의 비눗방울도 가능할까?

여러 모양의 철선을 통해 비눗방울을 불게 되면 별모양 하트모양의 비눗방울도 가능하지 않을까? 라는 생각을 해보신 분들 있으실 텐데요~ 하지만 아쉽게도 여러 모양의 비눗방울을 만드는 것은 불가능하답니다. 어떤 모양의 틀을 이용해서 불어도 항상 둥근모양의 비눗방울만이 만들어지게 되죠. 그 이유는 앞서 알려드린 표면장력 때문입니다. 용액의 표면장력으로 인해 표면적을 최대한 줄이려는 장력이 발생하게 되기 때문에 표면적이 가장 작은 구의 모양이 되는 것입니다.

 

사진출처 :
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