찌그러진 탁구공 펴기

찌그러진 탁구공을 버려 버린 기억을 가진 분들이 꽤 계실줄로 압니다.

그러나 아주 간단하게 찌그러진 탁구공을 원상복구 시킬 수 있으며 이때 이용되는 원리는 상전이(相轉移, phase transition)라는 물리학 법칙을 이용하는 것입니다.

 

겨울에 얼어 있던 냇가의 얼음들이 따뜻한 봄이 오면 모두 녹아 사라지는 것처럼 물체는 온도에 따라 상태가 변하기 마련입니다.

온도가 상승하게 되면 물체는 고체에서 액체로, 액체에서 기체로 변하게 되는데 이러한 상태변화를 상전이라 부르는 것입니다.

 

 

 

온도가 높아지면 열에너지가 강해져서 분자의 운동이 활발해 지는데 이러한 이유로 고체분자보다는 액체분자가, 액체분자보다는 기체분자가 더 활발하게 운동하게 됩니다.

다시말해 가변적인 성질을 가진 물질에 열에너지를 가하여 온도를 높여주면 상전이가 일어난다는 원리를 이용하여 찌그러진 탁구공내의 열에너지를 높여 기체의 함유율 및 운동량을 높여줌으로써 찌그러진 부위가 팽창압력의 상승으로 인해 스스로 펴지게 만드는 원리입니다.

찌그러져 상온에 있던 탁구공에 온도를 높여주면 탁구공내의 기체분자 운동에너지가 급속도로 상승하여 결국은 원상태로 회복될 것입니다.

 

그렇다면 탁구공내의 기체분자 운동에너지를 높이기 위해 우리가 쉽게 할 수 있는 일은 무엇일까요?

결론은 간단합니다.  끓는 물속에 넣었다 빼면 됩니다.

끓는 물의 열에너지는 탁구공의 내의 기체분자 운동에너지를 증가시키고, 이는 탁구공 내압의 상승으로 이어져 결국은 탁구공의 찌그러진 부위를 복원시키는 압력으로 작용하게 되는 것입니다.

 

아래의 영상은 직접 탁구공을 구입해서 찌그러트려 실험해본 결과물인데, 잘 되지 않아 공구로 강제로 몇시간동안 찝어내어 표면손상된 결과 완벽한 복원은 이루어지지 않았습니다. 그러나 비교적 중등도의 평균적인 압력으로 찌그러진 경우 표면에 영구적인 손상이 없다면 완벽한 복원이 가능할 것으로 보입니다.

 

 

이러한 상전이, 열에너지의 상승에 의한 운동에너지의 상승 그리고 그 결과로 압력증가에 의한 팽창 등의 원리를 이용한 많은 응용분야나 기술 들이 존재할 것으로 보입니다.