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▶ 연소와 산소 |
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우리가 관찰하는 초는 항상 공기 중에서 탑니다. 만약 공기가 없다면 초는 계속 탈까요?
공기 중에서 잘 타전 초를 집기변으로 씌우면 불꽃이 점점 작아지다가 꺼지고 밥니다.
이것으로부터 초가 연소하는 데는 공기 중에 있는 무언가가 필요하다는 것을 알 수 있습니다. 공기는 대부분이 질소이고, 약 20% 정도가 산소입니다. 이 산소가 초를 타게 하는 물질입니다. 이것은 꺼져가는 불씨를 산소 안에 넣으면 활활 타오른다는 것으로부터 알 수 있는 사실입니다. 초를 집기병으로 씌우면 일정 양의 산소가 갇힙니다. 초가 이 산소를 소비하며 타는데, 그 양이 점점 줄어들므로 연소가 천천히 일어나 불꽃이 작아집니다. 그러다가 갇힌 산소가 모두 소비되면, 더이상 연소되지 못하므로 불꽃이 없어집니다. 그렇다면 서로 다른 크기의 집기병으로 타고 있는 초를 씌우면 어떤 차이가 있을까요? 아래 동영상에서 확인해 봅니다.
큰 집기병 속의 초가 더 오래 탑니다.
집기병 안의 초는 산소가 다 소비될 때까지 타는데, 큰 집기병에 갇힌 산소의 양이 작은 집기병에 비해 많기 때문입니다. 타고 있는 초의 불꽃을 자세히 보면 불꿏의 위치에 따라 색이 여러 가지입니다. 초의 불꽃은 크게 세 부분으로 구분해볼 수 있습니다. 아래 그림에서처럼 불꽃심, 속불꽃, 겉뿔곷입니다.
심지 부근의 불꽃심이 가장 어둡고, 온도도 낮습니다. 가장 바깥쪽의 겉불꽃의 온도가 가장 높습니다. 그리고 가운데 속불꽃은 주황색이며, 가장 밝습니다. 겉불꽃은 산소가 잘 공급되기 때문에 연소가 빠르게 일어나 온도가 높습니다. 반면, 불꽃심은 산소가 잘 공급되지 않아, 연소가 천천히 일어나기 때문에 온도가 낮고 어둡습니다. 속불꽃은 연소되지 못한 탄소 알갱이들이 타면서 밝게 빛을 내는 것입니다.
바베큐를 하기 위해 숯(연료)에 불을 붙일 때 불이 잘 붙으라고 부채질을 하지요. 왜 일까요? 그리고 봄에 일어나는 산불은 겉잡을 수가 없지요. 이것은 또 왜 일까요? 숯이 잘 타게 부채질하는 것과 봄의 산불이 커지는 것은 산소의 공급과 관계있습니다. 숯이나 산의 나무와 같은 연료가 주위의 산소를 사용하여 타면 이산화탄소가 생기지요. 그런데 이렇게 생긴 이산화탄소가 연료 주변을 쉽게 떠나지 못해 연료를 감싸고 있어, 산소가 연료 근처로 가는 것을 막을 수 있습니다. 이때 봄바람과 부채질은 공기를 섞어주어 산소가 끊임없이 공급되도록 합니다. 그래서 불이 꺼지지 않고 잘 타게 해 주는 거지요.
식당에서 갈비를 구울 때 쓰는 화로를 보면 아래 부분에 구멍이 있습니다. 그리고 또 구멍 마개도 있지요. 이 구멍과 구멍 마개는 연료에 공급되는 산소의 양을 조절하는 스위치와도 같은 거랍니다. 공기 구멍을 통해 산소가 공급되는데 이 구멍을 열어두면 연료에 공급되는 산소의 양이 많이 활활 탑니다. 반면, 이 구멍을 마개로 닫으면 연료에 공급되는 산소의 양이 줄어들어 약하게 타게 되지요.
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