물리학자의 은밀한 밤 생활

감수의 글
들어가며_ 나만의 언어로 표현하다_ 분산

1장. 복수전이 시작됐다! _맥주병 충돌과 거품 발생의 원리
- 셰어하우스: 저녁 6시
·실험: 작은 충격 큰 효과
1단계: 거품 발생_ 맥주병 두 개가 충돌한 후 0.1~1밀리 초
2단계: 확산에 의한 거품 수 증가_ 두 개의 맥주병을 충돌시킨 후 1~10밀리 초
3단계: 부력_ 두 개의 맥주병이 부딪히고 0.1~1초 후

2장. 맥주를 최대한 빨리 시원하게 만들어 마시는 방법 _동결제를 사용한 저온 냉각
- 셰어하우스 현관: 저녁 7시 30분
·실험: 냉각 중탕
첫 번째 효과: 상전이 | 두 번째 효과: 흡열 효과 | 세 번째 효과: 어는점 내림

3장. 아이 같은 어른들의 놀이 _과학적으로 건전지 전압 체크하기
- 톰의 방: 저녁 8시 54분
·실험: 건전지 튕기기

4장. 와인과 피자에서 얻은 지식 _ 마랑고니 효과와 비열 용량
- 셰어하우스 주방: 밤 10시 14분
·첫 번째 실험: 와인 잔의 아치 문양, 그 너머 어딘가에
·두 번째 실험: 뜨거운 물질을 찾아서

5장. 흔들어놓은 맥주 캔으로 하는 룰렛 게임 _관성 모멘트
- 셰어하우스 복도: 밤 11시 40분
·실험: 맥주 캔 굴리기
흔들지 않은 맥주와 관성의 관계 | 맥주의 폭발

6장. 어둠 속 폭죽 전쟁 _운동량 보존의 법칙
- 쾰른가 13a 셰어하우스 문 앞: 새벽 1시 30분
·악마의 계획
·수르스트뢰밍 로켓 발사의 난관
·실험: 증류주 로켓

7장. 흰색 칵테일은 만들 수 없다? _색 혼합과 틴들 효과
- 셰어하우스 주방: 새벽 3시 1분
·내가 만든 오색찬란한 빛깔의 칵테일
·실험: 셰이크 잇, 베이비!
·둥근 형태의 크기는 가늠하기 어렵다

8장. 갈라 공연을 즐기며 _이상기체 모델
- 다락방: 새벽 3시 14분
·헤비메탈 콘서트에서, 모쉬핏과 써클핏

9장. 파티가 끝나고 _핫 초콜릿 효과
- 셰어하우스 주방: 다음 날 오전 11시 30분
·실험: 코코아 음계


감사의 글

지금부터 다룰 에피소드는 내가 사는 셰어하우스 송년파티에서 있었던 일이다.

맥주병에 충격을 가하면, 맥주병에 들어 있던 이산화 탄소 거품이 압력 변화로 말미암아 수천 개의 작은 거품으로 쪼개지고 그 맥주병은 맥주 거품을 뒤집어쓰고 희생양이 된다. 이 작은 거품들이 원자폭탄이 폭발할 때 형성되는 버섯구름과 유사한 소용돌이를 만들면서, 맥주에 포함된 이산화 탄소를 급속한 속도로 흡수함으로써 거품의 개수가 기하급수적으로 증가한다. 이러한 연쇄 프로세스 자체가 물리적 효과를 서로 강화시키며 이 프로세스의 진행 시간은 대략 1초 정도다. 그 결과 탄생한 것이 앞에서 얘기한 송년의 날 밤에 PS3 컨트롤러를 덮쳐 고물 신세로 전락시킨 거품 분수다.
이러한 프로세스는 사회적으로도 유용한 지식이다. 맥주나 탄산수와는 꽤 동떨어진 대형 장비 프로세스 혹은 자연 상태에서도 간혹 액체에 녹아 있는 기체 중 다량이 방출되는 사고가 일어나 처참한 일이 발생하기도 한다. 이러한 가슴 아픈 사건 중 하나가 1986년 8월 21일 카메룬공화국의 니오스호Lake Nyos에서 있었던 재해다. 니오스호의 깊은 수층水層에는 10만~30만 톤의 이산화 탄소가 용해되어 있었는데 이날 갑자기 폭발했다. 그 이유는 아직까지도 밝혀지지 않았다. 급격히 커진 이산화 탄소 구름이 밀려오면서 단 몇 분 만에 27km 반경으로 방출되어 숨 쉴 공기가 사라졌다. 이 재해로 약 1700명이 목숨을 잃었다.
‘맥주 태핑’ 모형 체계 연구를 통해 얻은 지식은 지질학자들에게도 유용하다. 이를테면 화산 폭발 프로세스를 이해하고 적절한 대책을 마련하여 카메룬에서 있었던 것과 같은 재해를 예방하는 데 활용될 수 있다. 맥주 거품이 넘치는 현상은 사소한 일처럼 보이지만 정확한 원리를 규명하려는 이 연구가 인류의 삶을 구원하는 데 기여할 날이 올지 모른다.
- <1장. 복수전이 시작됐다! 맥주병 충돌과 거품 발생의 원리> 중에서