온도를 바꾸는 열(오르락 내리락)(야무진 과학씨 8)

우리 아이 과학의 첫 걸음, 《야무진 과학씨 시리즈》

교과서 속 딱딱한 과학 이야기를 말랑말랑하고 재미있고 야무지게 만난다!



'야무진 과학씨 시리즈'의 여덟 번째 책,『오르락내리락 온도를 바꾸는 열』에서 야무진 과학씨는 증기기관을 거쳐 '열렬이'라는 이름의 캐릭터로 변신한다.

열은 우리 주변에 언제나 존재하지만 눈에 보이지 않기 때문에 그 특징이나 성질, 중요성 등은 알기 어렵다. 얼핏 보기에 평범하고 당연하게 보일 수 있는 주방의 풍경도 유심히 살펴보면 '열'이 영향을 끼치지 않은 것이 없다. 엄마가 갓 구우신 맛있는 빵 속에도, 가스 불 위에 올려진 주전자 속에도, 거실에 틀어 놓은 히터 속에도, 아무런 움직임이 없어 보이는 내 책상 속에도 항상 열은 존재하고 있고 끊임없이 움직이고 있다. 다만 그 움직임의 정도가 다를 뿐이다.

『오르락내리락 온도를 바꾸는 열』은 우리가 집 안에서 흔히 볼 수 있는 냉장고와 전기밥솥, 보온 물병과 다리미 등을 통해 '열'이라는 것이 어떤 것이고, 어떤 성질과 특징, 법칙을 가지고 있는지를 가르쳐 준다.

또한 열의 세 가지 성질인 전도, 대류, 복사를 아이들이 쉽게 이해할 수 있도록 생활 속에서 누구나 한 번쯤은 경험해 봤을 사례들을 통해 설명한다. 뿐만 아니라 열의 양을 측량하는 기구인 온도계의 다양한 종류와 그 쓰임새에 대해서도 알려준다. 더불어 섭씨온도, 화씨온도 등 저마다 다르게 표현되는 온도의 단위들이 어떻게 만들어졌으며 현재까지 어떻게 쓰이고 있는지 등에 대한 이야기도 아이들의 눈높이에서 쉽고 재미있게 들려준다.

손으로 열의 양 측정하기, 아이스 바로 차가운 액체의 움직임 확인하기 등 특별한 준비물 없이도 손쉽게 집에서 해 볼 수 있는 다양한 실험도 소개하여 아이들이 물리에 대한 관심과 호기심을 확장시킬 수 있게 해 준다.

아이들은 『오르락내리락 온도를 바꾸는 열』을 통해 보이지 않는 열이 세상과 사람들의 일상에 얼마나 많은 영향을 끼치고 있는지, 그것을 응용한 기술과 물건들에는 무엇이 있는지, 열의 다양한 성질과 특징을 정확히 이해하고 바라보는 세상은 얼마나 신비롭고 경이로운지 등 아이들이 물리 공부를 바탕으로 세상을 더 깊고 넓게 바라볼 수 있도록 돕는다.



우리 주변에서 흔히 찾아볼 수 있는 열, 꼭 알아야 할까?



아이들은 교과 과정을 통해 초등학교 3학년 때부터 열에 대해 배우기 시작한다. 3학년 1학기 과학 교과서 1단원 '우리 생활과 물질'이라는 단원을 통해 물질은 어떻게 상태가 변하고 그에 따라 성질은 어떻게 변화되는지를 공부한다. 그 다음 4단원 '날씨와 우리 생활'이라는 단원을 통해 열은 어떻게 날씨를 변화시키는지, 날씨의 변화에 따라 우리의 생활은 어떻게 달라지는지 등에 대해 배운다. 이어 4학년 2학기 3단원 '열 전달과 우리의 생활', 6학년 2학기 3단원 '에너지와 도구'를 통해 열이 우리 생활에 어떻게 활용되고 있으며 열의 성질을 이용한 발명품에는 무엇이 있는지를 공부한다.

이처럼 과학 교과서 속에서 다뤄지는 '열'에 대한 이야기는 초등학교 3학년부터 6학년까지 계속 이어지는데 이는 그만큼 열이 과학적으로 중요하고 우리의 생활 전반에 막대한 영향을 끼치고 있다는 것을 보여 주는 한 예시일 것이다.

하지만 우리는 흔히 '열'이라는 것을 '뜨겁고 더운 기운'이라고만 생각한다. 열과 관련하여 가스 불 위에 올려진 주전자에서 나오는 뜨거운 김, 몸이 아플 때 체온계를 꽂으면 체온계의 눈금이 올라가는 것 이상의 모습은 떠올리지 못한다. 그러나 '열'은 우리가 생각하는 것보다 훨씬 많은 곳에서 보이지 않게 다양한 일을 하고 있다. 자동차, 기차, 배, 비행기가 움직일 수 있게 해주고, 물을 증발시켜 구름을 만들고 비나 눈도 내리게 해주며, 지진과 화산 등과 같은 자연 재해를 일으키기도 한다.

만약에 이 세상에 '열'이 사라진다면 모든 교통수단이 멈추기 때문에 어디든 걸어 다녀야 해서 불편할 것이고, 물이 증발하지 못하기 때문에 날씨는 늘 그대로 일 것이다. 또한 공기가 꽁꽁 얼어붙어서 고체가 되기 때문에 우리는 숨을 쉴 때 꼭 필요한 산소를 얻지 못해 모두 죽고 말 것이다. 한마디로 눈에 보이지는 않지만 세상 곳곳에서 여러 가지 작용을 하고 있는 '열'이 사라지면 지구는 곧 죽음의 별이 되고 마는 것이다. 그만큼 열은 우리 생활과 밀접한 관계에 있고, 없어서는 안 되는 존재이다. 그렇기 때문에 열에 대해 정확히 알고 이해하여 좀 더 효율적이고 과학적으로 열을 사용할 필요가 있다. 또한 보이지 않는 열의 작용과 성질, 법칙 등에 대해서 제대로 알고 세상을 바라보면 세상 모든 것이 특별하고 흥미롭게 보일 것이다.





만약 사람의 체온이 섭씨 영하 50도라면?

여름이 되면 에펠탑의 키가 자란다고?

재미난 호기심을 따라 보이지 않는 과학의 세계로 떠나자!



『오르락내리락 온도를 바꾸는 열』은 단순히 과학 교과서에 등장하는 용어를 풀이하거나 법칙을 소개하는 것에서 그치지 않고 아이들이 과학의 재미와 신비로움에 흠뻑 빠질 수 있게 한다.

예를 들어 '뜨겁다, 차갑다고 느끼는 것은 기준이 되는 대상의 온도에 따라 상대적으로 달라진다.'는 사실을 설명할 때에도 사실을 나열하는 것에 만족하지 않고, 만약 사람의 체온이 섭씨 영상36.7℃가 아니라 섭씨 영하 50℃라면 자신의 몸보다 얼음의 온도가 높기 때문에 얼음을 만지면서 몹시 뜨거워할 것이라는 생생한 예시를 들어 아이들이 온도의 개념을 더욱 더 쉽게 이해할 수 있도록 돕는다.

또한 '열팽창'이라는 열의 성질을 설명할 때에도 여름이 되면 프랑스 파리에 있는 에펠탑은 뜨거운 햇살로 인해 철, 즉 고체 속에 있는 철의 부피가 늘어나 겨울에 비해 약 12센티미터 정도 높이가 높아진다는 사례를 통해 이야기한다. 지금껏 알지 못했던 흥미롭고 신기한 사례로 열의 성질과 특징을 설명하기 때문에 아이들은 과학을 공부하기 위해 책을 읽는다는 거부감 없이 열에 대한 모든 것을 재미있게 받아들이게 된다.

더불어 열이라는 말을 뜨겁고, 차가운 상태를 나타낼 때만 사용했던 아이들에게 "영화관에서 산 콜라의 컵은 왜 금방 축축해질까?", "바다사자와 북극곰은 옷도 입지 않았는데 어떻게 그 추운 지방에서 살 수 있는 걸까?"와 같은 조금은 엉뚱하고도 호기심 넘치는 질문을 통해 아이들이 열의 여러 가지 성질과 특징 등을 자연스럽게 받아들일 수 있게 한다. 뿐만 아니라 '열의 이동 방법과 성질'에 관련한 여러 가지 개념을 생생하게 기억할 수 있도록 손으로 열의 양 측정하기, 아이스 바로 차가운 액체의 움직임 확인하기 등 집에서 손쉽게 실험해 볼 수 있는 방법을 소개하여 아이들이 과학 공부를 책에서 멈추지 않고 실험과 체험으로 확장시켜 나갈 수 있게 해 준다.



뜨거운 컵라면을 먹을 때 나무젓가락을 사용하는 이유는?

여름 한낮에 운동장에 있는 철봉을 뜨겁게 만드는 범인은?

모두 다양한 열의 성질 때문이야!



『오르락내리락 온도를 바꾸는 열』을 처음부터 끝까지 읽은 아이들이라면 지금껏 평범하게만 보였던 세상이 너무나 특별하고 신비로워 보일 것이다.

사람들이 왜 뜨거운 컵라면을 먹을 때 쇠 젓가락보다는 나무젓가락을 사용하는지, 뜨거운 찌개 냄비를 식탁으로 옮길 때 왜 엄마는 솜이 두툼하게 들어간 장갑을 끼시는지, 전기밥솥은 밥이 다 되면 어떻게 알고 스스로 밥 짓기를 멈추고 보온 상태로 변하는지 등 지금까지 특별하다고 생각하지 않았던 일상의 사소한 일들을 과학이라는 시선으로 바라보면서 '아! 물질의 종류에 따라 열이 전도되는 정도, 즉 열전도율이 다르기 때문이구나!'하고 자신 있게 대답할 것이다.

또한 『오르락내리락 온도를 바꾸는 열』을 재미있게 읽은 친구들이라면 단순히 햇살이 강렬해서 날씨가 덥고 운동장에 있는 철봉도 뜨거워진 것이라고 이해하는 것에 만족하지 않고 생각의 범위를 확장시켜, '태양이 열을 '복사'라는 형태로 까마득히 먼 곳에서부터 내가 있는 곳까지 보내 주고 있구나!'라고 떠올릴 것이다.

전도, 대류, 복사, 열팽창 등 과학 교과서 속에 등장하는 이와 같은 용어들은 제대로 알기 전부터 아이들에게 부담감과 두려움을 심어 주기에 충분하다. 하지만 그 용어에 담긴 의미를 흥미로운 사례와 쉽고 재미있는 설명을 통해 이해한다면 아무리 어려운 용어도 아이들의 과학 공부에 장애가 되지 않을 것이다.

이처럼 무심코 지나쳤던 것들 속에 숨어 있는 열의 다양한 성질과 특징, 법칙 등을 발견하고 그러한 깨달음들을 바탕으로 물리 공부의 기초를 탄탄하게 만들어 나간다면 고학년 과학 교과서에 아무리 열에 대한 생소하고 어려운 내용이 나오더라도 금방 이해하고 받아들일 수 있을 것이다.



알찬 정보가 아기자기한 그림과 재미있는 만화로!



『오르락내리락 온도를 바꾸는 열』의 특징 중 하나는 바로 재미있는 만화가 처음부터 아이들의 호기심과 시선을 잡아끈다는 것이다. 책의 본문이 시작되기 전, "만약 갑자기 열이 사라진다면?"이라는 재미있는 상상을 만화로 표현하여, '열'이 우리 일상생활에 얼마나 많은 영향을 끼치고 있는지를 깊이 있게 이해하고 편안한 마음으로 책읽기를 이어나갈 수 있게 해 준다.

또한 집 안 곳곳의 풍경과 집 주변에서 흔히 볼 수 있는 놀이터나 학교 운동장과 같은 공간을 세밀한 그림으로 생생하게 표현하여, 내가 지금껏 무심코 지나쳤던 일상들을 그림을 통해 다시 한 번 되새겨 보며 과학적으로 이해할 수 있도록 돕는다.

더불어 18세기 사람들은 '열'을 어떻게 생각하고 과학적으로 어떻게 이해했는지, 열에너지가 어떤 과정을 거쳐 다른 에너지로 바뀌는지 등과 관련한 과학적 사실들을 짤막한 만화로 흥미 있게 표현하여 읽는 재미와 보는 즐거움을 더한다.

책의 말미에는 이 책에서 다룬 여러 지식 정보를 다시 한 번 정리할 수 있도록 '야무진 백과'를 수록하여 아이들이 교과 과정 공부를 통해 접하게 될 어려운 용어들에 대한 이해를 돕는다.



[초등학교 과학 교과서 교과연계]

* 초등 3학년 1학기 1. 우리 생활과 물질 / 4. 날씨와 우리 생활

* 초등 4학년 2학기 3. 열 전달과 우리 생활

* 초등 6학년 2학기 3. 에너지와 도구



야무진 과학씨는 '전기는 어떻게 만들어질까?', '바람은 왜 불까?'처럼 우리 주변에서 생길 수 있는 궁금증에서 시작해서 기본 원리를 튼튼하게 알려주고 그것을 기반으로 아이들이 마음껏 상상하도록 하는 과학책 시리즈이다. 과학은 기본이 야무지게 쌓이면 이해의 폭도 넓어지고 더 어려운 문제에 접근하는 것도 쉬워진다는 기획의도 속에서 과학의 기초적인 부분인 전기, 날씨, 빛, 유전자, 힘, 물질, 소리, 열, 불 등의 이야기로 넓혀 나갈 것이다. 《슝 달리는 전자 흐르는 전기》, 《지구를 숨 쉬게 하는 바람》, 《세상을 꾸민 요술쟁이 빛》, 《부글부글 땅속의 비밀, 화산과 지진》, 《생명의 마법사 유전자》, 《으랏차차, 세상을 움직이는 힘》, 《공기를 타고 달리는 소리》, 《오르락내리락 온도를 바꾸는 열》이 여덟 번째 책이다.

열은 무엇일까?

- 어디에나 있는 열

- 분자들의 운동 에너지, 열

- 열의 양을 재는 온도



열은 어떻게 이동할까?

- 이동하는 열

- 열의 전도

- 대류에 의한 열의 이동

- 열의 복사

- 열의 이동을 막는 방법



열은 어떤 일을 할까?

- 물질의 열팽창

- 물질의 상태 변화

- 열에 의해 일어나는 자연 현상

- 열의 성질 이용하기

- 열에너지의 변신



마치며 / 야무진 백과 / 감수자의 말

임수현 저자 임수현은 이화여자대학교 대학원에서 과학 교육을 공부했고, 지금은 창의적이고 신 나는 과학 교육 프로그램을 만들고 있다. 지은 책으로는 《아레니우스가 들려주는 반응 속도 이야기》《라부아지에가 들려주는 물질 변화의 규칙 이야기》《게이뤼삭이 들려주는 물 이야기》등이 있다. 열이 세상을 움직이는 원동력이며, 고마운 에너지라는 것을 이해하기 바라며 이 책을 썼다.