압력 밥솥 - 압력솥은 프랑스계 영국인으로 살았던 파팽이 처음 만든 것으로 전해져 온다. 당시의 압력솥은 양을 잡아 통째로 넣어 스프를 끓이는 큰 통이라고 할 만 하였다.
보통 물은 0도에서 얼고, 얼은 얼음은 0도에서 녹는다. 또, 물은 100도에서 끓는다고 말한다. 그런데 이때 우리가 간과하는 물리적 사실이 있다. 그것은 압력이다. 압력은 단위 면적당 누르는 힘으로써 물의 상태변화의 온도는 대기압이 1기압일 때의 값을 말한다. 특히 물의 상태 변화시에는 1기압하에서 0도, 100도를 유지하다가 모든 물의 상태 변화가 끝나면 온도가 변하기 시작한다.
기압이 낮은 높은 산에서 밥을 하거나 익히는 시간을 단축하기 위해서는 압력솥을 이용하는 것이 좋다. 압력솥은 밀폐되어 있기 때문에 가열하면 수증기가 발생하면서 일정압력에 도달할 때까지 내부 압력이 증가한다. 내부 압력이 증가하면 물이 100도에서 끓지 않고 더 높은 온도에서 끓기 때문에 음식물이 빨리 익게 된다. 물은 1기압일때 100도에서 끓지만 1.3기압하에서는 108도에서 끓고, 1.65기압에서는 116도에서 끓는다.
기압이 낮은 높은 산위에서는 물이 100도에서 끓지 않고 낮은 온도에서 끓기 때문에 밥이 더디되고 설게 된다. 스님들은 먹는 것도 부실한데 산위에서 밥도 제대로 익히기가 어려우니 고행이다. 진화론으로 유명한 찰스 다아윈도 비이글호를 타고 마젤란 해협을 돌아 안데스산에 올랐을 때 냄비 속의 감자가 끓여도 끓여도 익지 않는다고 기록하고 있다. 하여튼 압력솥을 이용하면 감자등은 10분이면 익힐 수 있고, 음식물의 딱딱한 부분도 말랑말랑하게 익는다.
튀밥도 압력솥을 이용하는 기구이다. 쌀을 밀폐된 튀밥기계에 넣고, 180도 정도로 가열하면 내부압력이 증가하고 쌀 속의 물이 가열되어 쌀의 내부압력이 증가한다. 이때 뚜껑을 열면 쌀속에 수증기가 갑자기 발생하며 빠져나오므로 쌀이 부풀게 된다. 이것이 튀밥이다. 튀밥기계를 돌리는 것은 열을 고루 가하기 위해서 이다. 팝콘도 같은 원리로 만들어지나 다만 기계가 소형일 뿐이다. 결과적으로 압력솥의 비밀은 압력과 물의 끓는점의 관계에 있는 것이다.
[이하는 물 이야기]
물은 생명의 고향이며 우리 몸의 중요한 구성요소이고 생활의 필수적인 물질이다. 물은 산소원자 하나에 두개의 수소원자가 104도의 각을 이루며 결합한 분자로 이루어져 있다. 물 분자들끼리는 수소결합을 하고있어 1기압에서 100도의 비등점을 갖고, 0도에서 언다.
물이 열을 주변에 빼앗기면 물분자가 움직이지 못하여 얼음이 되고 열을 많이 받으면 활발하게 움직일 수 있기 때문에 수증기가 된다. 여름에 마당에 물을 뿌리면 주변의 열을 빼앗아 수증기가 되므로 시원해지는 것이다. 에스키모인들은 이글루안이 추워지면 물을 얼음벽에 뿌리는데 이는 물이 얼면서 열을 방출하기 때문에 이글루 안을 훈훈하게 할 수 있기 때문이다. 사람들이 추우나 더우나 물을 뿌린다는 것은 흥미롭다. 만일 에스키모인 아내가 물을 석유통(20리터)에 담아와 이글루 벽에 뿌린다면 물 1g당 80cal의 응고열이 나오므로 20리터 x 80cal = 1,600kcal 이므로 이는 체중이 60kg인 사람의 하루 기초대사량 1,650kcal와 맞먹는 에너지가 집안을 데우는 효과가 주어진다.
물은 특이한 특성을 가지고 있다. 일반적으로 물질은 온도가 내려가면 일정한 체적에 대한 무게가 증가하는데 물은 4도에서 무게가 최대가 된다. 그러므로 겨울철에 얼음이 얼때 표면부터 어는 것이다. 4도의 물이 0도의 물보다 더 무겁기 때문에 밑에 가라앉고 가벼운 0도의 물이 표면에서 얼기 때문이다. 따라서 얼음속의 물은 4도정도의 온도를 유지할 수 있으므로 물고기가 어는 일은 없는 것이다. 겨울마다 수중생물이 얼어 버린다면 멸종했을 것이다. 조물주의 섭리가 느껴진다.
겨울에 얼음지치기는 어린이의 큰 즐거움이다. 그런데 얼음위에서만 썰매를 탈 수 있지 유리판 위에서는 썰매를 탈 수 없다. 얼음은 압력을 크게 받으면 0도 아래에서 녹을 수 있기 때문에 체중압력이 썰매날 아래에 걸려 얼음을 녹게하고 녹은물이 윤활류 역할을 하여 썰매를 탈 수 있게 한다. 이를 복빙현상이라고 한다.
눈은 얼음과는 다르게 만들어 진다. 기체상태인 수증기가 직접 어는 승화작용으로 눈이 만들어 진다. 물분자의 구조 때문에 눈의 결정이 아름다운 것이다. 눈의 종류는 100가지가 넘는다. 모두가 기상상태에 따라 다르게 만들어지기 때문이다. 따라서 눈의 결정을 조사하면 눈이 만들어진 하늘의 기상상태를 추정할 수가 있다.
국제 도량형 협회에서는 4도짜리 순수한 물 1리터의 질량을 1kg으로 결정했다. 따라서 물 1cc(1㎤)의 질량은 1g이 된다.
