물은 컵 벽을 통과한 것이 아닙니다
찬 음료가 든 금속 컵의 겉면에는 작은 물방울이 생깁니다. 뚜껑을 단단히 닫고 컵을 닦아도 같은 일이 일어납니다. 물의 출발점은 컵 안이 아니라 컵 주위의 공기입니다. 공기 속 수증기가 차가운 표면 가까이에서 식고 액체 물로 바뀝니다.
미국 지질조사국은 비교적 따뜻하고 습한 공기가 더 찬 표면을 만나 이슬점까지 식을 때 응결이 시작된다고 설명합니다. 이슬점은 현재 공기 속 수증기 양을 그대로 둔 채 공기를 식힐 때 물방울이 생기기 시작하는 온도입니다.
참고 · U.S. Geological Survey Water Science School — 응결과 물의 순환 ↗
습도가 높으면 이슬점도 높아집니다
공기 온도가 섭씨 24도일 때 상대습도가 40퍼센트이면 이슬점은 약 9.6도입니다. 같은 온도에서 상대습도가 80퍼센트이면 이슬점은 약 20.3도까지 올라갑니다. 그래서 습한 날에는 아주 차갑지 않은 컵에도 물방울이 생길 수 있습니다.
활동에서 상대습도를 올리거나 컵 표면 온도를 낮춰 보세요. 표면 온도가 계산한 이슬점 이하로 내려가는 순간 판정이 바뀝니다. 온도 하나만 보지 않고 공기 온도·습도·표면 온도를 함께 읽어야 합니다.
이 계산이 물방울의 양까지 정하지는 않습니다
표면이 이슬점 아래라는 판정은 응결할 수 있는 조건을 말합니다. 몇 초 뒤 몇 그램의 물이 맺히는지는 공기가 얼마나 빠르게 움직이는지, 컵의 재질과 넓이가 어떤지, 표면에 응결핵이 있는지에 따라 달라집니다.
따라서 활동 결과를 누수 검사로 바로 바꾸어 쓰면 안 됩니다. 컵 아래에 고인 물의 위치, 뚜껑과 이음새, 시간이 지나며 늘어나는 양을 함께 관찰해야 실제 누수와 응결을 구분할 수 있습니다.