어린아이에게 얼음과 물이 같은 것이냐고 물어보면 많은 아이가 아니라고 대답합니다. 하나는 단단하고 차갑고, 다른 하나는 물이 튀니까요. 같은 물이 모습만 바뀐 것이라는 사실을 깨닫는 것은 진짜 발견이며, 냉동실과 컵 몇 개, 약간의 인내심만 있으면 아이가 집에서 직접 해 볼 수 있습니다.
이 글에서는 물의 세 가지 상태, 즉 고체(얼음), 액체(물), 기체(수증기)를 중심으로 4~10세 아이에게 맞는 작은 실험을 소개합니다. 집에서 하는 실험은 어떤 것이든 늘 같은 흐름으로 진행하는 것이 좋습니다. 먼저 예상하고, 해 보고, 자세히 관찰한 다음, 설명하기입니다.
누가 무엇을 하나요
이 실험은 대부분 차가운 물과 냉동실만 있으면 됩니다. 뜨거운 물이 필요한 부분은 어른의 몫입니다.
- 보호자가 하는 일: 물을 데우고, 김이 나는 냄비나 주전자 위에 물건을 들고 있고, 아이가 가스레인지에서 팔 길이만큼 떨어져 있게 합니다. 수증기는 거의 보이지 않을 때도 화상을 입힐 수 있습니다.
- 아이가 하는 일: 얼음 틀에 물을 채우고, 그릇을 고르고, 예상하고, 관찰하고, 시간을 재고, 그림을 그립니다.
- 간단한 규칙 하나: "뜨거운 물은 어른 손으로만 만지는 거야. 너는 눈이 되어 주면 돼."
세 칸으로 나눈 종이가 편리합니다. "내 예상", "어떻게 됐나", "왜 그럴까?" 아직 글씨를 쓰지 못하는 아이는 그림을 그리거나 표시만 하고, 아이가 하는 말은 보호자가 적어 주세요.
얼음: 손으로 잡을 수 있는 물
얼음은 고체 상태의 물입니다. 고체는 자기 모양을 유지합니다. 얼음 조각은 녹기 시작하기 전까지는 네모난 모양 그대로입니다.
- 모양 실험: 얼음 틀, 요거트 통, 작은 실리콘 틀 등 여러 가지 그릇에 물을 담아 하룻밤 얼립니다. 아침에 얼음을 꺼내 물어보세요. "이 얼음 모양은 어디서 생긴 걸까?"
- 올라가는 선: 작은 플라스틱 컵에 물을 가득 채우고 수면 높이에 펜으로 선을 그은 다음 얼립니다. 다음 날 보면 얼음이 선 위로 볼록하게 솟아 있는 경우가 많습니다. 물은 얼면서 부피가 조금 늘어나기 때문에, 물이 가득 든 유리병을 냉동실에 넣으면 깨질 수 있습니다(실험은 플라스틱으로만 하세요).
- 녹기 경주: 얼음 한 조각은 부엌의 접시 위에 놓고, 다른 한 조각은 밀봉한 지퍼백에 넣어 깨끗한 손에 쥡니다. 어느 쪽이 먼저 녹을까요? 손이 부엌보다 따뜻한 이유는 무엇일까요?
물: 담긴 그릇의 모양이 됩니다
액체 상태의 물은 자기 모양이 없습니다. 흐르면서 담긴 그릇의 모양이 됩니다.
같은 컵 한 잔의 물을 길고 좁은 유리잔, 넓은 그릇, 납작한 쟁반에 차례로 옮겨 부어 보세요. 그때마다 "지금 물이 더 많아졌을까, 적어졌을까, 같을까?" 하고 물어보세요. 4~6세 아이들은 수면이 더 높다는 이유로 길쭉한 잔에 물이 "더 많다"고 말하는 경우가 많습니다. 바로 고쳐 주지 말고, 함께 처음 컵에 다시 부어서 같은 높이가 되는지 확인해 보세요. 더 큰 아이는 계량컵으로 재어 볼 수 있습니다.
고체와 액체의 차이를 이야기하기 좋은 순간입니다.
| 얼음 | 물 | |
|---|---|---|
| 자기 모양을 유지하나요? | 네 | 아니요, 그릇의 모양이 됩니다 |
| 따를 수 있나요? | 아니요 | 네 |
| 손에 쥘 수 있나요? | 네, 잠깐 동안 | 손가락 사이로 흘러내립니다 |
수증기: 눈에 보이지 않는 물
물을 가열하면 일부가 기체인 수증기로 변합니다. 수증기는 눈에 보이지 않습니다. 냄비 위의 하얀 연기처럼 보이는 것은 사실 수증기가 차가운 공기와 만나 생긴 수백만 개의 작은 물방울입니다.
냄비 관찰하기(어른이 모든 것을 잡아 줍니다): 아이가 안전한 거리에서 지켜보는 동안 냄비에 물을 조금 끓입니다. 물 바로 위의 투명한 부분과 그 조금 위의 하얀 연기를 가리켜 알려 주세요. 그런 다음 차가운 금속 뚜껑을 냄비 위에 잠깐 대고 뚜껑에 맺히는 물방울을 보여 주세요. "이 물방울은 어디서 왔을까?" 하고 물어보세요.
열이 없어도 사라지는 물:
- 따뜻하고 건조한 날, 아이에게 붓과 물 한 컵을 주고 바닥이나 벽에 물로 "그림을 그리게" 해 보세요. 그림이 서서히 사라지는 모습을 지켜봅니다. 물은 어디로 갔을까요?
- 비가 온 뒤 물웅덩이 둘레를 분필로 따라 그립니다. 한 시간 뒤에 다시 와서 한 번 더 그려 보세요. 웅덩이가 한 겹씩 줄어듭니다.
- 젖은 천을 하나는 햇볕에, 하나는 그늘에 널어 보세요. 어느 쪽이 먼저 마를까요?
이 모든 것이 증발을 보여 줍니다. 끓지 않아도 물이 서서히 눈에 보이지 않는 수증기로 변하는 현상입니다. 햇볕, 따뜻함, 바람이 있으면 더 빨리 일어납니다.
그리고 다시 돌아오기: 차가운 잔에 맺힌 물방울
아주 차가운 물을 담은 잔이나 방금 냉장고에서 꺼낸 잔을 따뜻한 방의 탁자 위에 두세요. 몇 분이 지나면 잔 바깥쪽에 물방울이 맺힙니다. 먼저 아이에게 예상해 보게 하세요. 물이 유리를 뚫고 새어 나온 걸까요?
이 물은 공기에서 왔습니다. 방 안의 공기에는 늘 눈에 보이지 않는 수증기가 조금 들어 있고, 차가운 것에 닿으면 다시 작은 물방울로 변합니다. 이것이 응결입니다. 샤워 후 욕실 거울이나 차가운 유리창에 입김을 불었을 때도 같은 모습을 볼 수 있습니다.
아이와 함께 지금까지의 이야기를 하나로 정리해 보세요.
| 변화 | 일어나게 하는 것 | 볼 수 있는 곳 |
|---|---|---|
| 얼음 → 물(녹음) | 따뜻함 | 접시 위의 얼음 조각 |
| 물 → 얼음(얼음) | 차가움 | 냉동실의 얼음 틀 |
| 물 → 수증기(증발) | 열, 햇볕, 바람 | 마르는 물웅덩이 |
| 수증기 → 물(응결) | 차가운 표면 | 차가운 잔에 맺힌 물방울 |
더 큰 아이는 이 네 개의 화살표를 원으로 그려 볼 수 있습니다. 방금 간단한 물의 순환을 그린 셈입니다. 바다에서 구름으로 올라갔다가 비가 되어 돌아오는 물의 여정과 같습니다.
Dologi의 '병 채우기' 퍼즐에서는 병 하나를 가득 채우려면 컵 몇 잔의 물이 필요한지 생각해 봅니다. 물놀이에서 물이 얼마나 담기는지 생각하는 쪽으로 나아가는 작은 한 걸음입니다.
정리하면
- 물에는 세 가지 상태가 있습니다. 고체인 얼음, 액체인 물, 눈에 보이지 않는 수증기입니다. 매번 같은 물입니다.
- 얼음은 모양을 유지하고, 물은 그릇의 모양이 되며, 수증기는 공기 중으로 퍼집니다.
- 뜨거운 물과 수증기는 어른의 몫이고, 아이는 관찰하고 예상하고 기록합니다.
- 마르는 물웅덩이와 차가운 잔에 맺힌 물방울은 열 없이도 증발과 응결이 일어난다는 것을 보여 줍니다.