아마 중학교때인것 같네요. 한 선생님으로 부터 유리가 액체라는 그때 당시만 해도 저에게는 상당한 충격이 아닐 수 없던 사실을 듣게 된것이요.
그때 이후 이 사실에 대해서는 조금의 의심도 없이(선생님이 거짓말 하실리도 없고...) 유리나 거울을 보게 되면 이런 생각을 한담니다.
'이것들 액체인게 맞는데 흘러내리지도 않고 시간이 많이 지나면 흘러내리긴 하나?'라는 생각을요.
주변에서 대표적으로 많이 볼수 있는 유리제품인 '창'
그런데 정말 유리는 액체인 것일까요?
먼저 '유리'라는 것이 액체인지 고체인지 정의가 되어 있을 수 있겠다는 생각에 '표준국어대사전'을 먼저 찾아 보았습니다. 그런데 유리의 상태에 대해서는 나와있지 않았습니다.
「명」『화』 석영, 탄산소다, 석회암을 섞어 높은 온도에서 녹인 다음 급히 냉각하여 만든 물질. 투명하고 단단하며 잘 깨진다. - 표준국어 대사전
이번에는 다른 백과사전을 찾아보았는데 여기에서는 비교적 깊게 설명이 되어있었고 유리는 고형물이라고 표현했습니다.
일반적으로 융해된 액체를 냉각하면 일정한 온도에서 응고하여 결정으로 되지만 어떤 종류의 것은 냉각해도 응고·결정화하지 않고, 온도가 낮아짐에 따라 점차 점성이 증가하고, 나중에는 굳은 고형물이 된다. 이러한 고형물을 일반적으로 유리상태에 있다고 한다.
쉽게 풀이를 해보자면 유리의 처음 상태는 액체이지만 이 액체는 특이하게도 온도가 낮아짐에 따라 점차 고형물(고체)이 되어간다는 것입니다.
그런데 고형물이라는 것에 완전히 반대되는 말이 하나 있습니다. 유리는 액체라고 알려주신 선생님께서도 말씀하신것인데 '오래된 유리창의 경우 윗부분 보다 아랫부분이 조금 더 두꺼우며 시간이 오래지날수록 흘러내린다'라는 등의 애기인것이죠.
하지만 이런 말들은 모두 잘못된 것들 이라고 합니다. 실제로 유리는 자연상태에서 비교적 안정적으로 보존이 되며, 말그대로 고형물인 상태에서는 온도가 급격하게 변하지 않는 이상 깨지는등의 어떤 변화도 일지 않는다고 합니다.
그럼 왜 '유리는 오래될수록 하단이 더 두꺼워 진다.'라는 말이 생겨났을까요? 그건 유리를 액체라 보고 시간이 오래 지나면 지날수록 중력에 의해 밑으로 흘러내리게 되서 그렇게 된다는 생각과 함께 중세시대의 성당등에서 볼 수 있는 유리의 경우 상단보다 하단이 더 두꺼운 경우가 있다고 하는데 이런 것들로 인해 생겨나지 않았나 싶습니다.
(과거에는 유리의 제조법상 현재처럼 정교하게 만들지 못했기 때문에 두께의 차이가 발생했다고 하며 반대로 하단보다 상단이 더 두꺼운 경우도 있다고 합니다.)
실제 많이 사용되는 유리문의 윗부분과 아랫부분(별 차이 없으실 거에요 ^^; 하긴 오래되지도 않았으니 객관적이라 보기는 힘든 사진이 될 수 있겠습니다.)
다음으로 Corning Museum Of Glass(코닝 유리박물관) 사이트를 방문하면 다음과 같은 내용의 글을 보실 수 있습니다.
다음으로 Corning Museum Of Glass(코닝 유리박물관) 사이트를 방문하면 다음과 같은 내용의 글을 보실 수 있습니다.
납의 점성도는 10^11poise(점성도의 CGS단위-1 g인 유체가 1 cm 이동하는 상태를 1 P라고 한다.)인 반면 유리는 상온에서 약 10^20poise라고 하면서 유리가 흘러내렸다면 그전에 납으로 이루어진 것들이 먼저 흘러내렸어야 한다... 원문링크
내용들을 정리해 보면 유리는 흘러내리지 않는 고형물이고(정확히 액체다 고체다라고 보는 기준이 틀릴 수는 있습니다.) 고형물이라는 것은 액체가 아닌 고체라는 말이 될 수 있겠습니다.
이로인해 저 역시 근 20년 이상을 잘못 알고 있었다는 것에 충격적이게 되었습니다. 액체라고 바락바락 우기던 때도 있었는데 말이죠. ㅡㅡ;
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결국 고체였군요. 저도 이제껏 액체로 알고 있었는데;;
2007/08/06 09:23저도 잘못알고 있던 부분이 많아서 이번에 알아보게 되면서 깜짝 놀랐죠. ^^;
2007/08/06 09:52유리(국어사전에서 찾으신 것)과 유리질(백과사전에서 찾으신 것)과 플라스틱질(그뒤에 언급하신 것) 사이에 혼동하시고 계신 것이 아닌가 생각합니다.
2007/08/06 14:50도서관에 가셔서 물리학 전공서적인『고체물리학』을 찾아보시면 좀 더 자세히 아실 수 있을 겁니다.(근데 물리학과 4학년 전공서적이라 보시기는 힘드실겁니다.)
언젠가 시간이 되면 이에 대해서 한 번 글을 작성해 보고 싶네요. ^^
ps. 그런 의미에서 반도체는 어떤 성질의 물질일까요? ^^
고체물리학이라... ㄷㄷㄷ...
2007/08/06 14:59제가 헤깔리게 쓴듯합니다. 반성해야죠. ^^;
고체 또는 액체를 말하는 것은 <상온>을 기준으로 한 것입니다. 상온이란 개념이 조금 편의적이긴 하지만 물이 얼음일 때, 물일 때, 수증기일 때를 준해서 생각해볼 수 있습니다. 물이 액체상태일 때 액상을 띠는 것은 액체로 취급한다는 것이지요. 그런데 물은 고화될 때 부피가 늘기 때문에, 영하의 온도에서도 튼튼한 용기에 담겨져 있다면 액체 상태로 머물게 되는데, 이를 <과냉각수>라고 합니다. 유리를 액체라고 말하는 것은 그것의 분자구조가 액체의 특성을 띠는데도, 상온에서 <과냉각> 상태로서 젤 타입의 성질을 보여서이지요. 고체나 액체, 기체에 대한 기준점을 고정하지 않고는 유리가 액체다 고체다 말하는 건 섣부른 일일 겁니다. 제가 아는 바로서는 유리는 과냉각된 액체가 맞습니다. 그리고 아프리카의 오래된 성당들처럼, 고온에 노출된 곳에서는 유리가 흘러내려 아래쪽이 두껍습니다. 이는 유리제조기술의 결함 때문만이 아니라, 일상적으로 유리는 유리 자체로서는 액체의 특성대로 계속 흘러내리고 있고, 이를 고형화하는 다른 성분들과 공법상의 성질로 인해 좀더 잘 견고함을 유지할 뿐입니다. 休
2007/08/07 13:01정말 좋은 정보 감사드립니다. ^^;
2007/08/07 13:03저도 궁금해서 찾다가 여기까지 왔는데 다른데서는 쉽게 볼수 없는 우선 소중한 정보들이 있어서 너무 감사합니다. 참고로 오늘자 뉴스가 있어서 참고하시라고 적어놓습니다.
2008/06/24 16:31----------------------------------------------------------------------------
(서울=연합뉴스) 유리는 고체와 액체 사이에서 매우 느리게 운동하는 `교착상태'의 물질'이라는 최신 연구가 나왔다고 라이브사이언스 닷컴이 23일 보도했다.
겉보기엔 고체이지만 액체와 같은 특성을 보이기도 하는 유리의 정체를 놓고 학자들은 오랫동안 궁금증을 가져 왔는데 영국과 캐나다, 일본의 과학자들은 네이처 머티리얼지 최신호에 발표한 연구보고서에서 유리의 원자들은 교통체증에 걸린 자동차처럼 길이 막혀 목적지에 도달하지 못하고 중간에 걸려있는 상태라고 밝혔다.
따라서 유리는 단단한 물질임에도 불구하고 완전히 고체가 되지는 못하는데 연구진은 이것이 유리 제조 과정에서 냉각될 때 형성되는 특수한 원자 구조 때문이라고 설명했다.
일부 물질들은 냉각되면서 원자들이 고도로 규칙적인 이른바 `래티스(격자)' 패턴을 이뤄 결정이 되지만 유리는 결정이 되고 `싶어도' 냉각 과정에서 원자들이 거의 무작위적인 배열로 교착상태에 놓이기 때문에 규칙적인 래티스 패턴을 이루지 못한다는 것이다.
낡은 건물의 창문 유리를 보면 액체와 같은 유리의 성질을 볼 수 있는데 수백년 묵은 유리는 중력 효과에 의해 밑으로 처지고 내부에서 일그러지는 현상을 보이기 시작한다.
연구진은 1950년대 물리학자 찰스 프랭크경이 가설로 제시하기만 했을 뿐 입증하지는 못한 이른바 `20면체' 이론에서 답을 찾았다.
20면체는 3차원 5각형과 같고, 5각형 타일로 바닥을 깔 수 없듯 20면체로 3차원을 채울 수는 없다. 즉, 5각형으로 래티스를 만들 수는 없는 것이다.
연구진은 유리를 식힐 때 수많은 5각형이 형성되는 바람에 결정화와 5각형 사이에 경쟁이 일어나 결정이 되지 못한다는 사실을 실험으로 입증했다.
이들은 눈에 보이지 않는 원자 대신 원자와 비슷하면서 원자보다 훨씬 커 현미경으로 볼 수 있는 콜로이드(교질 膠質) 입자를 사용해 움직임을 관찰한 결과 콜로이드로 이루어진 젤 역시 결정이 되고 `싶어' 하지만 20면체와 같은 구조 때문에 결정이 되지 못한다는 사실을 발견했다.
연구진은 유리가 냉각될 때 생기는 원자의 구조가 준(準)안정성 물질을 이해하는데 획기적 전기를 제공했으며 장차 `금속유리'라 불리는 가볍고도 강한 물질을 개발하는데 도움이 될 것으로 보고 있다.
이미 일부 골프 클럽에 사용되고 있는 이 물질은 많은 자유전자를 갖고 있어 투명하지 않고 광택을 띤 검은 색이 된다
오홋... 정말 좋은 정보 감사드립니다. ^^;
2008/06/24 17:34