물의 신비로운 물리적 특성

물이라는 액체는 아무런 색도 없으며 맛도 없다. 그런데 우리 인체를 구성하고 있는 물질의 75％ 이상이 물이다. 도대체 어떤 성질 때문에 물은 인류와 모든 생명체에게 그토록 중요한 의미를 갖는 것일까?
물은 여러 다른 액체와는 판이한 여러 가지 물리적인 성질을 가지고 있어서 물을 연구하는 많은 과학자들에게는 신비로운 액체로 남아 있다. 이러한, 물만이 가지고 있는 특이한 물리적 성질을 열거해 보자.

첫째, 얼음은 물보다도 가볍다. 모든 물질은 고체 상태에 열을 가하면 녹아서 액체 상태로 변하면서 체적이 약 10％ 증가한다. 그런데 얼음은 물로 변하면서 체적이 감소하는 기현상을 나타낸다. 얼음이 물보다 가볍다는 이 기현상은 추운 겨울에 수도관을 터뜨리고 물동이를 깨뜨리는 등, 우리에게 어려움을 주기도 한다. 그러나 물은 오랜 세월 동안 지구상에 존재해 온 모든 생명체의 생존에 대단히 중요한 역할을 해 왔다는 것도 분명한 사실이다.

바다와 호수는 추운 겨울에 표면에서부터 얼게 된다. 그런데 만일 얼음이 물보다 무겁다면 표면에서 언 얼음이 호수나 바다 밑으로 가라앉아 결국은 호수의 모든 생명체가 그 생명을 잃어버리게 되었을 것이다. 태초에 이 지구 위에는 많은 바위산들이 있었을 것이다. 그런데 추운 겨울이 거듭거듭 흘러가는 동안 바위 틈에 스며든 물이 얼었고 그 때 팽창하는 힘으로 바위가 갈라졌다. 그것이 거듭되는 동안 바위는 돌이 되고, 돌은 자갈이, 자갈은 모래가, 모래는 흙이 되었고, 그것으로 인해 식물이 자랄 수 있었던 것이다.

둘째, 물은 다른 여러 가지 액체에 비해 표면 장력(Surface tension) 이 매우 크다. 이러한 물의 성격은 여러 가지 기체, 특히 유독한 기체가 호흡기를 통해서 체내에 쉽게 녹아들어가는(흡수) 것을 막아주는 결정적인 역할을 한다. 만일 물의 표면 장력이 몹시 작다면 유독한 기체 때문에 동식물이 아주 쉽게 그 생명을 잃게 될 것이다. 특히 오늘날과 같이 오염된 공기를 마시고 사는 현대인들은 훨씬 많은 양의 유독한 기체를 흡수할 수밖에 없을 것이므로 보다 많은 고통 및 질병과 싸우게 되었을 것이다.
* 표면 장력 : 액체의 표면이 스스로 수축하여 가능한 한 작은 면적을 취하려는 힘

셋째, 물은 유난히 큰 열용량(Heat capacity) 을 가지고 있다. 다른 액체보다 많은 열을 함유할 수 있는 물의 이 성질 때문에 인간은 추운 지방에서부터 아주 더운 열대 지방까지 쉽게 적응하고 살아갈 수 있다. 만일 우리의 인체가 열용량이 물보다 훨씬 적은 어떤 다른 액체로 이루어졌다면, 더운 곳에서 추운 곳으로 옮겨갈 때 급격한 체온의 변화로 인하여 심장마비를 일으키기 쉽게 될 것이다. 다시 말하면, 물의 큰 열용량은 인체의 체온을 일정하게 유지시킴으로써 생명의 존속을 가능하게 해온 것이다.
* 열용량(Heat capacity) : 물체의 온도를 1℃ 높이기에 필요한 열량

넷째, 물은 산, 알칼리 및 여러 가지 염을 쉽게 녹이는 성질이 있다. 많은 용매 중에서 물은 가장 많은 물질을 녹이고 분해(이온화)하는 성질을 가지고 있는 액체이다. 그래서 동식물의 체내에서 반응에 직, 간접적으로 참여하고 영양분과 배설물을 운반하는 중요한 역할을 한다.

이와 같은 물의 여러 가지 특이한 성질에 관하여 지금까지 많은 과학자들이 연구해 왔고, 또 계속 연구하고 있지만 그 물의 신비를 완전히 밝힐 수는 없다. 물의 신비는 오직 물을 창조하신 하나님만이 상세히 알고 계시는 것이 아닐까?