컵 속 얼음 녹으면 물 높이 어떻게 될까?

바로 알고 있나요? /

사자는 고양이과로 분류될까, 개과로 분류될까? 아니면 사자과일까? 바다 한가운데서 표류 중인 사람이 목마를 때 왜 바닷물을 마시면 안되는 것일까?

우리가 어떤 개념을 잘못 알고 있다면, 이런 의문에 대해 생각하는 데 걸림돌이 될 수 있다. 한 가지 지식을 잘못 알고 있다는 것이 뭐 그리 큰 문제냐고 생각할 수도 있겠지만 실은 그렇지 않다. 사람의 뇌에서는 지식과 지식이 결합돼 큰 지식 체계를 만들게 되는데, 이 때 사소하게 잘못 알고 있는 지식 하나가 바르고 거대한 지식 체계를 만드는 데 방해가 되는 경우가 자주 있다. 예를 들어 ‘공기는 무게가 없다’라고 잘못 알고 있는 경우, 나무가 자라면서 무게가 늘어나는 과정에서 공기가 반드시 필요하다는 것을 이해하는 데 어려움을 겪는 경우를 종종 볼 수 있다.

앞으로 여기에서 소개할 문제들은 흔히 잘못 생각하기 쉬운 문제, 또는 어디선가 많이 보긴 했지만 답이 나오는 이유를 정확하게 설명하기 쉽지 않은 문제들이다. 문제에 대해 곰곰이 생각해 보고, 또 관련된 자료를 찾아보며 적극적으로 해결해 나가는 과정에서 더 체계적이고 풍부하게 생각하는 힘을 기를 수 있을 것이다.

나노 과학에서 우주까지 폭넓은 분야에 걸쳐 평소에 그냥 지나쳤지만 곰곰이 생각해 볼수록 재미있는 자연현상과 변화를 바르게 이해하는 기회를 잡아 보자.

[문제] ‘컵 속의 얼음이 녹으면 물의 높이는 어떻게 될까?’

운동을 마친 세 친구 창의, 탐구, 영재가 얼음물을 마시고 있다.

탐구 : 창의야! 컵에 얼음을 넣고 물을 이렇게 가득 담으면 얼음이 녹으면서 물이 넘치잖아!
창의 : 그래? 얼음이 녹아도 물의 높이는 변하지 않을 것 같은데?
탐구 : 아니야! 얼음이 녹으면서 물의 높이가 올라간단 말이야.
영재 : 얼음이 녹으면 오히려 물의 높이가 낮아지지 않나?

물속에 얼음을 넣으면 얼음은 물 위에 떠 있게 된다. 얼음의 밀도가 물의 밀도보다 작기 때문이다. 물 위에 뜬 얼음은 시간이 지나면 점차 녹게 된다. 컵에 얼음을 담았을 때 물의 높이는 다음과 같았다.

이 얼음이 모두 녹아 버리면 물의 높이는 어떻게 변할까?(단, 증발은 없다고 가정한다.)

① 약간 올라간다
② 약간 내려간다
③ 변하지 않는다

박성미/창의와탐구 와이즈만영재교육연구소 책임연구원

※ 정답과 해설은 다음주에 싣습니다.