과학 돋보기-발화점 비교하기

고구려 벽화나 프로메테우스의 신화 등에 불이 등장하지만, 옛 사람들은 불을 하나의 물질로 생각했을 뿐 '물질이 불에 타는 것'이라는 연소의 개념을 알지 못했다. 물질이 산소와 결합해 빛과 열 또는 불꽃을 내면서 타는 화학 반응이 연소라는 것을 이해하기까지는 오랜 시간이 걸렸다.

불이 붙는 발화점은 태우는 물질의 모양이나 크기, 산소와의 혼합비, 측정방법 등에 따라 달라진다. 철판이 잘 타지 않는 것은 공기(산소)와의 접촉 면적이 너무 작아서이다. 철은 아주 가는 철사 형태인 강철 솜으로 만들어 산소와 잘 접촉하도록 엉성하게 놓으면 불이 붙는다. 지난 4월 큰불이 났던 강원도 낙산사의 보물 479호 동종은 녹아내렸지만 순철로 만든 또 다른 종은 괜찮았다. 구리에 주석이 섞인 동종의 녹는점이 애초보다 낮아진 탓으로 추정할 수 있다.

장작불이 내는 섭씨 900~1천도 정도의 온도는 청동의 녹는점과 맞아 떨어진다. 순수한 철의 녹는점은 1천535도로 이보다 훨씬 높다. 청동기 시대에서 철기시대로 넘어 오는데 시간이 오래 걸린 것은 철을 녹일만한 화력이 개발되지 못한 이유가 클 것이다. 옛날 사람들은 낫이나 호미, 삽, 솥 등을 대장간에서 얻었다. 대장간에서는 철광석을 불에 녹이고 덩어리가 되면 담금질로 단단한 제품을 만들어 내며 지금의 제철소 역할을 해냈다.

대부분의 물질을 태우면 왜 가벼워질까. 물질마다 거의 들어 있는 탄소(C)성분이 불이 타면 산소와 결합해 이산화탄소로 날아가 버리기 때문이다. 반면 구리가루처럼 탄소 성분이 없는 물질을 태우면 산소와 합해져 오히려 무거워진다.

△발화점 비교하기

준비물 : 나무젓가락, 알루미늄 호일, 솜, 부직포, 실, 철판, 알코올램프.

① 준비된 물질을 같은 크기와 두께로 자른다.

② 철판 중심에 원을 그려 원주 위에 올린다.

③ 일정한 거리에서 불꽃으로 가열한다.

④ 불 붙는 순서를 확인한다.

송은경 (와이즈만 대구중부센터대표)