극저온에서 공기가 물이되어 버린다

추운 겨울이다보니 저온 실험했던 옛날 이야기가 떠올려 진다. 저온이라고 해도 -10~ -20 의 온도가 아니라 실험실에서 볼수 있는 -269도(즉 4 켈빈)의 온도의 극저온이다. 대학원 실험실에서 액체 질소에 의한 실험을 하다가 -196도의 액체 질소로 냉각시키기에는 부족함이 있어서 액체 헬륨으로 온도범위를 바꾸어야 했다. 액체 헬륨은 -269도까지 내려가는 온도범위를 실험할 수 있어서 극저온 실험을 하기에 편리하다.

액체헬륨을 담은 용기에서 다른 용기로 옮겨담을 때 파이프로 액체 헬륨이 지나가면서 파이프가 먼저 서리가 낀다. 점점 온도가 내려가면 서리가 두껍게 얼음 상태가 된다. 그러다가 더 시간이 지나면 헬륨의 온도가 너무낮기 때문에 얼음이 녹아서 물 상태가 된다. (신기한 일이다! ) 파이프 주위에 있던 얼음이 다시 녹아서 물이 되어 바닥에 뚝 뚝 떨어진다.

그런데 이 물은 사실은 액체 공기이다. 영하 196도. 이하로 내려가면서 공기가 액화되어 물이 된 것처럼 보이는 것이다. 바닥에 떨어지면 그냥 물이 아니기 때문에 곧바로 공기로 승화되어 사라져 버린다. 수증기(H2O)가 얼어버린 것 위에 공기가 액화되어 액체(물로 보이는 부분)가 된 것이다.

저온에서는 일상에서 보는 일이 아니기 때문에 신기한 일이 일어나게 된다.