독서, 냉장고의 탄생

# 냉장고의 탄생

독서일: 2017/08/22 오후 2:47
비고: 2017년 8월 22일 오후 2:47
작가: 톰 잭슨
출판사: MID

- 화씨, 섭씨 할때, Fahrenheit / Celsius는 사람이름 이었음.....

 

- 독일의 젊은 장치 제작자 다니엘 파렌하이트 Daniel Fahrenheit. 1714년에 최초의 동작 가능한 수은 온도계를 만들 수 있었다. 그는 1724년까지 뢰머의 눈금을 조정해서 알쏭달쏭한 2분의1도 눈금을 없앴고, 세 가지 고정점을 정했다. 0도는 얼음, 물, 염의 혼합물의 온도였다. 두 번째 점은 물이 어는 점이었고 32˚F로 정했다. 세번 째 고정점으로 체온(입 안의 온도)를 정했고 이것을 96˚F로 정했다. 이렇게 해서 물의 끓는 점은 202˚F가 되었다.

 

- 셀시우스 눈금은 처음에는 백분도(센티그레이드)로 알려졌지만, 1948년에 셀시우스 눈금(Celsius Scale)으로 이름이 바뀌었다. 이 눈금은 파렌하이트보다 더 단순해서, 물이 어는 점을 0˚C로 하고 끓는 점을 100˚C로 했다. 셀시우스는 라플란드에서 공기와 얼음의 차가운 정도를 측정하기 어렵다는 것을 알게 되었다. 파렌하이트의 온도계는 온도의 여러 영역을 측정할 수 있었지만, 아주 추울 때는 사용할 수 없었다. 탐사에서 돌아온 셀시우스는 백분도 눈금을 만들었는데, 처음에는 물이 어는 점을 100˚C, 끓는 점을 0˚C로 정했다. 추운지역에 다녀온 경험 때문에 뜨거움보다 차가움에 더 관심이 있었고, 그의 눈금에 이를 반영했다. 셀시우스가 일찍 죽고 한참 뒤인 1758년, 이 체계의 불일치가 고쳐졌다. 칼 린네가 눈금을 뒤집어서 0˚C를 차갑게 하고 100˚C를 뜨겁게 했다.

- 메랑은 물을 끓인 다음에 얼리면 부피가 100분의 1의 몇 배쯤만 늘어난다는 것을 알냈다. 물이 끓을 때 물에 녹아있던 공기가 빠져나가는 것이다. 그러나 끓이지 않은 물로 얼린 얼음은(여전히 공기가 녹아 있다.) 거의 10분의 1이나 팽창한다. 차이는 명확하다. 순수한 물을 얼린 얼음은 으스스한 파란 빛을 띠지만, 우리가 보는 대부분의 얼음은 미세한 공기 방울 때문에 뿌옇게 보인다.

- 1772년에 라부아지에는 태양로로 한 가지 실험을 했다. 돌이켜보면 이 일은 매혹적인 과학이 좀 들어가기는 했지만 당시 프랑스의 문제를 집약적으로 보여준다. 그는 다이아몬드 하나를 구했는데, 상대적인 값으로 볼 때 다이아몬드는 오늘날보다 당시에 더 비쌌고, 너무 비싸서 다른 부유한 신사들과 함께 값을 치러야 했다. 이렇게 구한 다이아몬드를 라부아지에는 그냥 태워버렸다. 값비싼 보석은 사라졌고, 그 자리에는 고정된 공기, 즉 이산화탄소만 남았다. 라부아지에는 다이아몬드가 탄소 결정임을 입증했지만, 그 비용이 너무 비쌌다. 1794년에 프랑스 대혁명 뒤에 공포 정치가 극에 달했을 때 라부아지에의 과거는 결국 그의 발목을 잡았고, 그의 똑똑한 머리는 단두대에서 잘려나갔다.

- 겨우 쉰 살에 처형당했지만, 라부아지에는 그의 생애의 마지막 10년 동안에 열과 차가움의 과학을 한 단계 발전시켰다. 그는 라플라스와 함께 최초의 열량계 Calorimeter를 완성했다. 화학 반응 때 나오는 열을 측정하도록 설계된 이 장치는 블랙의 잠열 개념과 그 자신의 연소 이론을 활용한 것이었다. 비슷한 목적을 가졌지만 디자인이 다른 현대의 장치들도 열량계라고 부른다.
- 1칼로리는 물 1그램을 1˚C 높일 때 드는 열이다.

- 제임스 프레스콧 줄 James Prescott Joule은 전기를 만들기 위해서는 운동이 필요하다는 것을 알고 있었다. 전류를 일으키려면 자기장 속에서 도체(기본적으로 전선)를 회전시켜야 한다. 이 운동이 도체에 에너지를 준다. 도체가 빠르게 회전하면 할수록 더 큰 전류가 생긴다. 이 도체도 역시 점점 뜨거워지고, 전류가 흐르면서 빨갛게 달기도 한다. 줄은 마이어와 같은 연관성을 찾아냈다. 도체의 운동에너지가 전선의 전기에너지로 바뀌고, 이것이 열, 즉 열에너지로 바뀐다는 것이다. 전기에너지는 전자, 즉 전기를 띤 작은 입자들을 도체를 통해 밀어낸다. 이것이 '전류'이다. 전자의 흐름이 지나가면서, 이 입자들은 물질 속에 있는 또 다른 물체인 원자들과 부딪친다. 이 충돌로 전자의 에너지 일부가 원자에 전달되어 원자들이 더 심하게 요동친다. 원자 수준에서 일어나는 이 요동이 바로 열이다. 물체가 뜨겁다는 것은, 그 물체 속의 원자들이 차가울 때보다 더 심하게 요동친다는 것뿐이다.

- 이것을 증명하기 위해 그는 '자기-전기 기계Magneto-electrical machine'을 만들었는데, 오늘날에는 이것을 발전기라고 부른다.

- 1852년에 발견된 줄-톰슨 팽창이 바로 냉장고의 원리이다. 과학자들과 기술자들은 차가움을 만드는 방법을 찾아냈다.

- 1802년에 매릴랜드의 농부 토마스 무어Thomas Moore는 아이스박스를 발명했다. 그의 장치로 특허를 얻었고, 이것을 리프리제러토(referigratory, 술을 농축하는 증류기의 냉각 코일에서 딴 이름이다)라고 불렀다.

- 세계의 여러 나라들은 CFC를 사용하지 않기로 합의해서 1987년 몬트리올 의정서가 성립되었다. 오존층을 파괴하는 냉매는 밀려났다. 현재의 냉장고는 대개 PFC(perfluorocarbon), 즉 과불화탄소를 사용한다. 이 물질은 오존을 파괴하지 않으며, 2010년 이후 거의 모든 CFC는 대기 중에서 사라졌다. 오존 구멍은 줄어들고 있으며 30년에서 40년이 지나면 완전히 회복될 것이다.

- 냉동식품은 세균 문제를 겪지 않는다. 물은 0˚C에서 얼지만 음식은 -2˚C가 되어야 딱딱해진다. 몇몇 세균들은 여전히 영하의 온도에서도 약간의 물만 남아 있으면 증식하지만, 식품이 딱딱해지고 나면 세균의 번식이 멈춘다. 저온 냉동고는 소금물조차 어는 온도인 -9.5˚C까지 식품을 냉각하므로, 음식이 상하는 과정을 무시할 수 있다. 그러나 속아서는 안 된다. 세균들은 여전히 거기에 있고, 식품이 해동되고 나면 토머스 모트의 구더기처럼 되살아 난다.

- 온도가 천천히 떨어지면 개별적인 얼음 결정이 크게 자랄 수 있다. 얼음 결정이 커지면서 식품의 정교환 세포구조를 파괴한다. 해동한 식품은 단단하지 않고, 즙이 스미며, 그 과정에서 맛을 잃는다. 해결책은 급속 냉동이고, 이것을 밝혀낸 사람은 클래런스 버즈아이였다.