발 간 사 서울특별시교육청에서는 과학기술이 21세기 지식기반사회에서 우리나라 의 미래를 보장해줄 수 있는 가장 중요한 국가 성장 엔진이라는 인식을 가 지고, 과학교육활성화 5개년 계획을 수립하여 2004년부터 지속적으로 사 업을 추진하고 있습니다. 우리나라와 같이 부존

발 간 등 록 번 호 51-7010000-000105-10 2005 수학 과학 전공교원 교과전문성신장 국외연수 결과물 최신 수학 과학 교수자료집(화학) The latest Math & Science Teaching Book (Chemistry) 서 울 특 별 시 교 육 청 SEOUL METROPOLITAN OFFICE OF EDUCATION

발 간 사 서울특별시교육청에서는 과학기술이 21세기 지식기반사회에서 우리나라 의 미래를 보장해줄 수 있는 가장 중요한 국가 성장 엔진이라는 인식을 가 지고, 과학교육활성화 5개년 계획을 수립하여 2004년부터 지속적으로 사 업을 추진하고 있습니다. 우리나라와 같이 부존자원이 적고 근대 과학기술의 도입 역사가 다른 선 진국에 비하여 상대적으로 짧은 상황에서는, 우수한 소질과 적성을 가진 학 생들이 과학에 대한 관심과 열정을 지속적으로 가질 수 있도록 지도하고, 궁극적으로 과학 분야의 진로를 선택할 수 있는 기반을 조성하여 주는 것 이 무엇보다 중요합니다. 이에 따라, 우수한 자질을 갖춘 학생들을 지도하는 능력을 함양하고 교사 들 스스로 연구하는 분위기를 조성하기 위하여, 초 중 수학 과학교사를 선 발하여 국외 우수대학에서 소정 기간 동안 특별연수를 실시하는 프로그램 을 운영하고 있습니다. 연수에 참여한 교사들은 전공 관련분야의 최신 이론을 익히고, 교육 방법 에 대한 연구를 수행하였으며, 연구 결과를 토대로 학교현장에서 활용할 수 있는 교수 학습자료를 개발하여 책으로 펴내게 되었습니다. 아무쪼록, 본 자료가 학생들의 과학적 소양을 함양하고 우수한 과학인재 를 양성하는데 기여할 수 있기를 기대하며, 학교현장에 계신 선생님들의 적 극적인 관심과 활용을 부탁드립니다. 끝으로, 본 책자 개발을 위해 그동안 수고해 주신 선생님들의 노고를 치 하하고, 연수에 참여한 교사들을 정성껏 지도하여 주신 관련 외국 대학교의 지도교수님과 관계자 여러분들께 진심으로 감사드립니다. 2005. 12 서울특별시교육감 공 정 택

책자의 구성 및 활용 2005년도 화학과 전공교원 국외연수 프로그램은 중등 화학 전공교사 20명을 대상으로 허은영 교수님의 지도 하에 2005년 7월 24일부터 8월 15 일까지 3주 동안 미국 오하이오 주의 마이아미 대학에서 실시되었습니다. 연수 참가자들은 화학과목의 다양한 실험수업뿐만 아니라 교수법에 대해 서도 심층적인 연구를 수행하였고, 캐나다 뱅쿠버에서 개최된 북미 화학교 사 컨퍼런스에도 참여하고, 여러 과학 관련 기관과 학교 방문을 통해 다양 한 경험을 쌓아 과학교육의 최신이론을 익히고 교과전문성을 신장할 수 있 는 기회를 얻을 수 있었습니다. 그동안의 연수과정을 통해 연구하고 익힌 내용을 중심으로 학교 현장에 도움이 될 수 있는 교수 학습자료를 개발하여 책으로 발간하게 되었습니다. 본 자료는 각종 수업에서 바로 사용할 수 있도록 편찬되어 있으므로 정 규수업과 계발활동 수업, 과학 중심학교 등의 특성화된 프로그램 그리고 영재 수업에서 다양하게 사용될 수 있을 것이며, 수업을 지도하시는 선생님들께서 수 업에 참가하는 학생들의 수준을 고려하여 적절하게 활용하시기 바랍니다. 책자의 각 시트를 쉽게 분리할 수 있도록 제작하였으므로 필요시에는 절 단하여 사용하시고 파일철에 보관하기 편리하도록 하였습니다. 전체 내용은 서울시교육청 홈페이지의 부서별 홈페이지/과학교육활성화추진단/공개자료 실에 탑재하였으니, 필요한 내용은 내려받아 학생들 지도에 이용하시기 바 랍니다. 아무쪼록, 본 자료가 학교현장에서 가르치는 선생님들에게 보탬이 되어 탐구 실험 중심의 과학교육이 활성화되기를 기대합니다. 과 학 교 육 활 성 화 추 진 단 SCIENCE EDUCA T IO N D IV ISIO N

화학과 교수 학습 자료 PART Ⅰ. 우리 주변에 있는 물질들을 이용한 150가지 재미있는 화학실험 차 례 1. Density 3 실험1. 뜨거운 물이 올라갈까 3 실험2. 가라앉음과 떠오름(활) 4 실험3. 불규칙한 건포도(활) 7 실험4. 탄산음료 안에 얼마나 많은 기체가 들어있을까 9 실험5. 순수한 물보다 소금물이 더 밀도가 클까(활) 10 실험6. 액체층 12 실험7. cartesian 다이버(활) 13 실험8. 무거운 풍선 만들기(활) 15 실험9. 재미있는 이산화탄소 18 실험10. 적절한(중간의) 부력-part 1 19 실험11. 적절한(중간의) 부력-part 2 20 2. Air Pressure 21 실험1. 찌그러지는 소다캔(활) 21 실험2. 공기의 힘 24 실험3. 자 부러뜨리기 25 실험4. 병 속의 풍선(활) 26 실험5. 컵 속의 진공 30 실험6. 술 마시는 빨대와의 모험 31 실험7. 페트병의 최후 32 실험8. 높이와 기압(활) 33 실험9. 사람 들어올리기(공중부양) 36 실험10. 공기도 공간을 차지할까(활) 37 실험11. 병 속에서 풍선 불기(활) 40 실험12. 탁구공 띄우기 43 실험13. 신기한 음료수 캔 44 실험14. 놀라운 흡착기 45 실험15. 병 속에 풍선 넣기(활) 46 실험16. 사이펀 만들기 49 실험17. 신비한 탁구공(활) 50 실험18. 신비한 풍선(활) 53 실험19. 감자를 뚫는 빨대(활) 56-4 -

3. Surface Tension 58 실험1. 마술병(활) 58 실험2. 후추와 함께하는 모험(활) 61 실험3. 클립을 뜨게 하는 것(활) 63 실험4. 동전 위의 물방울(활) 65 4. Gases, Solids, and Liquids 68 실험1. 분자 사이의 공간(활) 68 실험2. 온도는 분자의 속력에 어떤 영향을 미치나(활) 71 실험3. 상변화 관찰(활) 74 실험4. 소금이 물의 어는점에 어떤 영향을 미칠까(활) 76 실험5. 소금이 물의 끓는점에 어떤 영향을 미칠까 79 실험6. 물은 얼 때 팽창할까(활) 80 실험7. 뚜껑 튀어 오름 82 실험8. 뜨거운 공기 풍선 83 실험9. 얼음 벽돌 자르기 84 실험10. 입에서 나오는 뜨거운 바람과 차가운 바람 85 실험11. 병 속의 보일의 법칙 86 실험12. 주사기 속에서 물 끓이기(활) 88 실험13. 냉동고 속의 풍선(활) 91 실험14. 머시맬로우의 팽창(활) 93 실험15. 페니 녹이기(활) 96 실험16. 우유병 녹이기(활) 99 실험17. 줄-톰슨 효과 재조명(활) 102 실험18. 응축 실험(활) 104 실험19. 증발과 냉각(활) 106 실험20. 풍선 속의 물 가열하기(활) 108 실험21. 지폐 태우기(활) 110 5. Chemical Reactions 113 실험1. 녹이 슬까, 안슬까(활) 113 실험2. 녹스는 속도를 결정짓는 요인은(활) 115 실험3. 어떻게 녹을 없앨까(활) 117 실험4. 동전을 초록색으로 변화(활) 119 실험5. 철과 구리의 환원(활) 121 실험6. 암모니아 블루 만들기(활) 123 실험7. 알루미늄 호일이 사라짐(활) 125 실험8. 황산구리로부터 구리를 추출하기(활) 127 실험9. 각설탕 태우기(활) 129 실험10. 동전을 깨끗하게 만들기(활) 131 실험11. 산화구리 만들기(활) 133 실험12. 산소 생성(활) 135 실험13. 산소를 만드는 또 다른 방법(활) 137-5 -

실험14. 수산화마그네슘 생성하기 139 실험15. 염화철(Ⅱ) 생성하기 140 실험16. 봉지 안에서의 반응(활) 141 실험17. 수산화알루미늄 생성하기 144 실험18. 밝은 파란색에서 어두운 파란색으로(활) 145 실험19. 온도는 반응속도에 영향을 미칠까 147 실험20. 표백제의 탈색효과 148 실험21. 왜 과산화수소는 거품이 날까(활) 149 실험22. 어떻게 사과가 갈색으로 변하는 것을 막을까(활) 151 실험23. 녹말검사 153 실험24. 녹색 침전물 형성하기 154 실험25. 설탕의 분해 155 6. Combustion 156 실험1. 연소생성물(활) 156 실험2. 신기한 물 오름(활) 158 실험3. 불 타는 가루 160 실험4. 폭발하는 깡통 161 실험5. 불타는 물 162 실험6. 불타는 머시맬로우(활) 163 7. Acids and Bases 165 실험1. 붉은 양배추 지시약(활) 165 실험2. 중화(활) 169 실험3. 산과 호흡작용 172 실험4. 재미있는 Alka-Seltzer 반응(활) 173 실험5. 어떤 제산제가 가장 효과적인가(활) 176 실험6. 베이킹 소다에 의한 중화 179 실험7. 마술 Goldenrod Paper(활) 180 실험8. 염기 지시약을 만들어라 183 실험9. 마술로 글쓰기(활) 184 실험10. 분홍색 용액을 투명하게 하라 187 실험11. ph 테스트(활) 188 실험12. 빗물이 산성일까(활) 191 실험13. 흙의 ph 테스트 결과는 194 실험14. 흙의 ph 변화시키기 195 실험15. 탄산칼슘으로 테스트하기(활) 197 실험16. 좋은 석상 재료 고르기(활) 200 실험17. 달걀껍질 제거하기(활) 203 실험18. 베이킹 소다와 베이킹 파우더의 차이(활) 205 실험19. 표백하기 208 실험20. 머리카락 표백하기(활) 209 실험21. 여러 가지 섬유 표백하기1(활) 212-6 -

실험22. 여러 가지 섬유 표백하기2 215 실험23. 우유의 엉김(활) 216 실험24. 양배추 지시약(활) 218 실험25. 탄산칼슘의 열분해(활) 221 실험26. 마커 색깔 변화(활) 224 8. Mixtures 227 실험1. 균일 혼합물 만들기(활) 227 실험2. 불균일 혼합물 만들기(활) 230 실험3. 콜로이드 만들기(활) 233 실험4. 물과 기름은 왜 섞이지 않는가(활) 235 실험5. 소금은 물에 녹는가 237 실험6. 성질이 같은 것끼리 녹는다(활) 238 실험7. 얼룩을 화학적으로 제거하는 방법(활) 241 실험8. 샐러리 줄기로 확산하는 물(활) 245 실험9. 피클 만들기 248 실험10. 오이가 커졌어요(활) 249 실험11. 온도가 용해 속도에 영향을 미칠까(활) 252 실험12. 용해 속도에 표면적이 영향을 미칠까(활) 254 실험13. 흔들기가 용해 속도에 영향을 미칠까 256 실험14. 기름에는 무엇이 녹을까(활) 257 실험15. 손난로 만들기(활) 259 실험16. 확산 관찰 261 실험17. 머랭(Meringue)만들기:콜로이드 262 실험18. Rock Candy 만들기(활) 263 실험19. 주머니 속에 아이스크림 만들기 266 실험20. 냉찜질팩(Cold Pack) 만들기 267 9. Polymers 268 실험1. 스티로폼 컵 녹이기(활) 268 실험2. 풍선을 바늘로 찌르기 271 실험3. 재활용 기호의 의미는 무엇일까? 272 실험4. 신축성이 있고 끈적한 폴리머 만들기(활) 273 실험5. 기저귀 흡수성 테스트 276 실험6. 강력한 흡수력을 지난 폴리머(활) 277 실험7. 재미있는 옥수수 녹말 실험(활) 279 실험8. 슈퍼볼 만들기 281 10. Light 282 실험1. Black light로 형광 관찰하기 282 실험2. 표백 세제의 원리는? 283 실험3. 손을 잘 씻을 수 있는 방법은? 284 실험4. Lifesaver의 불빛 285-7 -

화학과 교수 학습 자료 PART Ⅱ. Chemical Demonstration 차 례 1. A demo a day 289 실험1. 콘택트렌즈 데모(활) 289 실험2. 시리얼에서 금속 철 분리(활) 293 실험3. 발열반응(활) 297 실험4. 이산화탄소 소화기(위에서 아래로)(활) 301 실험5. 이산화탄소 소화기(아래에서 위로) 305 실험6. 캔을 압착하기(활) 307 실험7. 러더퍼드 산란(활) 310 실험8. 파동 발생기 (활) 314 실험9. 타는 철 318 실험10. 발광막대의 반응속도(활) 320 실험11. 몰 용액(활) 324 실험12. 폴리머의 환원(활) 328 실험13. 초강력 흡수 폴리머 332 실험14. 주사기를 이용한 기체 생성(활) 334 2. kit를 이용한 실험 343 실험1. 흔들면 파래져요 343 실험2. 화학발광 346 실험3. 빨강, 파랑, 흰색 용액 만들기 350 실험4. 상상튜브(Think Tube)(활) 353 실험5. 불타는 경사로(활) 359 실험6. 표면장력 유리병(활) 367 실험7. 광자의 에너지(활) 375 실험8. 화학반응을 이용한 일몰 연출(활) 386 실험9. 노랑과 파랑의 주기반응 392 실험10. OHP를 이용한 화학평형 실험(활) 396 실험11. 사라지는 무지개(활) 401 실험12. 몰려오는 위의 통증을 잡아라(활) 406 실험13. 슈퍼 고분자 젤(활) 411-8 -

3. Music Chemistry 418 1. Painted Sign 418 2. 메탄올 리피터(Methanol Repeater) 419 3. 교통신호등(Traffic Light) 421 4. Old Nassau 422 5. 병 속의 요정(Genie In A Bottle)(활) 423 6. 화학발광 분수 426 7. ph 무지개관(활) 428 8. 토네이도 불꽃 431 9. 마그네슘과 요오드의 반응 432 10. slime 433 11. 앗! 불을 뿜는 요술용이 나타났다 434 12. 포화된 질산칼륨 눈(활) 436 13. 불과 얼음 438 14. 거대 깡통이 폭발한다. 439 15. 진동하는 시계 반응 440 16. 진동하는 시계 반응2 441 17. 병 속의 에탄올 442 18. 티오황산 일몰 443 19. 아세틸렌과 염소의 반응 444 20. 아세틸렌과 염소의 반응 2 445 21. 수소와 산소의 결합 446 22. 무지개 불꽃(활) 448 23. ph 지시약과 무지개 색 451-9 -

자문위원 이경복 서울특별시교육청 교육정책국장 연구위원 최상규 서울특별시교육청 과학교육활성화추진단장 박희송 서울특별시교육청 과학교육활성화추진단 장학관 홍덕표 서울특별시교육청 과학교육활성화추진단 장학사 우일암 서울특별시교육청 과학교육활성화추진단 장학사 한봉희 서울특별시교육청 과학교육활성화추진단 장학사 김정혁 서울특별시교육청 과학교육활성화추진단 장학사 심금순 서울특별시교육청 과학교육활성화추진단 장학사 조은경 서울특별시교육청 과학교육활성화추진단 교사 집필위원 민정숙 신사중 교사 한송희 가산중 교사 유혜경 신림중 교사 한상준 북서울중 교사 김영미 옥정중 교사 하은경 동호정보고 교사 박기성 불암고 교사 이동수 잠신고 교사 김영화 청담고 교사 박수민 휘경공고 교사 박숙민 오륜중 교사 최숙영 동대문중 교사 고미경 인헌중 교사 이근한 불광중 교사 박준영 화계중 교사 진광우 둔촌고 교사 민영혜 성동고 교사 금상곤 정신여고 교사 김혜리 태릉고 교사 고숙영 한강전자공예고 교사 앞서가는 서울교육 최신 수학 과학 교수자료집(화학) The latest Math & Science Teaching Book(Chemistry) 인쇄일자 : 2005년 12월 31일 발행일자 : 2005년 12월 31일 감 수 인 : 서울대학교 계약교수 허은영 기 획 인 : 서울특별시교육청 과학교육활성화추진단 장학사 김용성 발 행 처 : 서울특별시 종로구 신문로2가 2-77 서울특별시교육청 02-3999-039 040

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PART Ⅰ 우리 주변에 있는 물질들을 이용한 150가지 재미있는 화학실험 <소개> 이 책은 과학을 사랑하는 사람들- 학생, 부모, 교사 등 -을 위한 책입니다. 이 150 가지 실험들 은 모두 완전히 설명되었으며 도해되었습니다. 각각의 실험은 식료품점이나 철물점에서 쉽게 얻을 수 있는 평범한 물질들로 할 수 있습니다. 이 실험들 중 어느 것도 화학 실험실이 필요하지 않습 니다. 비싼 유리기구나 희귀한 화약 약품이 필요하지 않습니다. 여러분은 자신이 적은 돈으로 얼 마나 많은 것을 성취할 수 있는지 놀라게 될 것입니다. 이 실험들은 어린이부터 고등학교 3학년에게 적합합니다. 나는 이들 중 많은 것을 유치원생인 내 아이들뿐만 아니라 고등학교 화학 수업에서도 해오고 있습니다. 과학에 대한 사랑을 우리 아이 들에게 조금씩 가르치는 것은 절대 이른 것이 아닙니다. 아마도 이 책은 일생 동안 과학에 대한 지속적인 호기심을 발달시키는 데 도움이 될 것입니다. 모든 실험들이 집 주위에서 찾을 수 있는 물건들로 집에서 바로, 쉽게 할 수 있기 때문에 과학 을 사랑하는 학생들은 이 책이 값으로 따질 수 없다는 것을 알 것입니다. 하지만, 어른들의 지도 가 반드시 필요하며 안전 예방책들은 매 실험마다 주어질 것입니다. 교사들은 이 책이 그들의 과학 커리큘럼에 대해 훌륭한 자산이라는 것을 알게 될 것입니다. 대 부분 교사의 예산은 제한되어있으므로 이 책은 적은 비용으로 유용하고 의미 있는 많은 활동들을 제공할 것입니다. 어떤 수준의 과학 교사들도 연수이나 배경 지식에 관계없이 이 책을 사용할 수 있습니다. Home Schooling 운동은 점차 성장하고 있으며 이 책은 자기 자녀를 집에서 가르치는 이들에 게 꼭 필요한 조력자가 될 것입니다. 만약 여러분이 집에서 할 수 있는 질 높은 화학 실험을 찾는 다면, 이 책이 훌륭한 자원이 됨을 알 수 있을 것입니다. 매 실험마다 최대의 성과를 얻기 위해서는 설명을 주의 깊게 읽고 모든 안전 예방책을 따르고 주의 깊게 관찰하시기 바랍니다. 하지만 무엇보다도 즐겁게 하시기 바랍니다. Brian Rohrig - 1 -

<안전 예방책> 이 책에 있는 실험들을 실행하기 전에 철저히 읽어 보시기 바랍니다. 1. 모든 실험은 어른의 지도 아래 행해져야 합니다. 2. 특별한 지시가 없이는 절대 어떤 반응의 생성물이든지 맛을 보거나 마시지 말아야합니다. 3. 절대 어떤 화학 물질이라도 흡입하지 마시고, 만약 반드시 뭔가 냄새를 맡아야 한다면, 용기 뚜껑 위에 손을 흔들어 서서히 냄새가 코로 날아오게 해야 합니다. 4. 언제나 어떤 실험을 하던지 안전 안경을 착용해야 합니다. 5. 불을 다룰 때는 항상 소화기를 주위에 두어야 합니다. 6. 절대 산에 물을 넣지 말고 언제나 물에 산을 넣어야 합니다. 7. 만약 화학물질을 피부에 엎질렀다면, 즉시 충분한 양의 물로 씻어야 합니다. 8. 만약 화학물질이 눈에 튀었다면, 15분 동안 흐르는 물에서 완전히 헹궈내고, 즉시 외부의 의학 적 도움을 받아야 합니다. 9. 언제나 어떤 화학물질이든지 사용하기 전에 라벨을 철저히 읽어야 합니다. 10. 화학물질은 라벨의 지시에 따라서만 처리해야 합니다. 11. 모든 화학물질은 아이들의 손에 닿지 않게 해야 합니다. 12. 만약 매연이나 연기가 발생하면, fume hood 안이나 건물 외부에서만 실험을 합니다. 13. 닫힌 용기를 절대 가열하지 말아야 합니다. 14. 모든 가연성 물건들은 불로부터 멀리해야 합니다. 15. 긴 머리를 가지고 있다면, 불 주위에서 작업할 때는 뒤로 묶어야 합니다. 16. 불이나 화학물질로 실험할 때는 헐렁한 옷이나 헐거운 옷은 입지 말아야 합니다. 17. 실험이 끝나면 손을 완전히 씻어야 합니다. - 2 -

Density 실험1. 뜨거운 물이 올라갈까? 불암고등학교 박기성 pkschem@dreamwiz.com 뜨거운 물이 찬 물보다 밀도가 작은 것 보여주기 2개의 453.59g 유리 스내플 병 (또는 좁은 목의 유리병 아무거나), 식용색소, 물, 데울 수 있는 것, 팬이나 비커, 3 5 카드 끓이는 물을 조심한다. 뜨거운 물이 더해진 뒤 병을 다룰 때는 냄비 손잡이를 이용한다. 1. 대략 500mL를 끓이기 위해 열을 가한다.(또는 456g 조금 넘는 양) (1) 2. 물이 끓으면 스내플 병에 물을 찰랑찰랑할 때까지 붓는다. 3. 몇 방울의 식용 색소를 떨어뜨리고 균일하게 퍼질 때까지 기다린다. 4. 다른 스내플 병에 찬 물을 찰랑찰랑할 때까지 붓는다. 5. 3 5 카드를 찬물이 담긴 병위에 둔다. 6. 찬 물이 담긴 병을 카드와 함께 조심스럽게 색소가 들어간 뜨거운 물이 담긴 병의 입구에 놓는다. 7. 카드를 제거하고 찬물이 담긴 병을 몇 분 동안 뜨거운 물 위에 둔다. (2) 뜨거운 물보다 밀도가 높아지는 찬물은 뜨거운 물을 밀어내면서 가라앉는다. 뜨거운 물은 갈 곳 이 없어 위로 올라간다. 이것은 뜨거운 물이 찬 물보다 밀도가 작다는 것을 확실히 보여준다. 뜨 거운 물이 실제로 올라가는 것이 아니라 찬 물이 가라앉으면서 뜨거운 물을 밀어 올리고 그 때문 에 단지 올라가는 것처럼 보인다는 것을 아는 것이 중요하다. 뜨거운 물은 밀도가 작다. 왜냐하면 가열될 때 분자는 속도가 빨라지고 더 멀리 움직이기 때문이다. 만약 위의 상태를 몇 분 동안 정 지한 채 놔둔다면 두 병 모두 같은 색과 같은 온도가 될 것이다. 그러면 우리는 평형이 이루어졌 다고 말할 수 있다. 관련 실험 : 뜨거운 물, 식용색소를 넣은 물이 든 병을 찬 물의 위에 놓으면서 위의 과정을 거꾸로 해보라. 어떤 일이 일어나는지 관찰해보라 - 3 -

Density 실험2. 가라앉음과 떠오름? 불암고등학교 박기성 pkschem@dreamwiz.com 물속에서 가라앉거나 뜨는 것을 관찰하여 밀도가 다른 물체 비교하기 물을 담을 수 있는 큰 수조, 물, 일반 탄산음료와 다이어트 탄산음료가 들어있는 개봉되지 않은 알루미늄캔 없음 1. 수조나 적당한 그릇에 물을 채운다. 2. 다이어트 탄산음료와 일반 탄산음료를 수조에 넣는다. 3. 관찰한다. 다이어트 탄산음료는 뜰 것이고 일반 탄산음료는 가라앉을 것이다. 만약 이것을 관찰할 수 없다 면 다른 유형의 탄산음료를 가지고 실험한다. 펩시가 잘 되는 것 같다. 왜 이런 현상이 일어날까? 만약 성분을 읽어보았다면 일반 탄산음료에는 많은 양의 설탕이 들어 있다는 것을 보았을 것이다. 물 안에 설탕과립을 조금 떨어뜨리면 가라앉는다. 이것으로 물보다 설탕이 밀도가 크다는 것을 볼 수 있다. 다이어트탄산음료의 성분을 읽어보자. 설탕이 포함되어 있지 않다. 그러나 아마도 아스 파탐이나 뉴트라스위트(인공감미료 아스파탐의 상표명)는 들어 있다. 조금 열어서 물에 과립을 떨 어뜨리면 역시 가라앉는 것을 볼 수 있다. 이것은 물보다 밀도가 크다는 것을 증명한다. 설탕과 아스파탐 모두 물보다 밀도가 크기 때문에 둘의 밀도 차이를 관찰할 수 없다. 이 실험의 열쇠는 각 물질의 사용량이다. 설탕의 양은 캔의 표지에 쓰인 것이 정확하다. 먹었던 모든 탄산음료 캔 속에 포함된 설탕의 양을 보기위해 저울에서 측정하는 것은 흥미 있는 행동이다. 그러나 아스파탐 은 설탕보다 약 200배 더 달다. 이론적으로 설탕의 1/200정도의 아스파탐이 필요한 샘이다. 예를 들어, 소프트음료가 20g 의 설탕을 포함한다면 아스파탐은 단지 0.2g가 같은 당도를 낼 수 있다. - 4 -

많은 양의 설탕 때문에 일반 탄산음료가 가라앉는 것이다. 많은 양의 설탕이 캔 속에서 들이 있어 물보다 밀도를 크게 한다. 그렇다면 다이어트 탄산음료가 뜨는 이유는 무엇인가? 탄산음료를 열고 이것을 유리컵 속에 부으면 많은 거품을 볼 수 있다. 이 거품들은 이산화탄소 거품이다. 이것은 공장에서 탄산음료를 만들 때 펌프로 넣은 것이다. 기체는 항상 액체보다 밀도가 크다. 따라서 탄 산수는 순수한 물보다 밀도가 작기 때문에 떠오른다. 적은양의 아스파탐이 이 탄산수에 들어 있지 만 밀도를 바꾸기에는 충분하지 않다. 따라서 캔은 계속 떠오른다. 반대로, 일반 탄산음료는 많은 질량의 설탕을 더하기 때문에 탄산화와 반대되는 효과가 나타나고, 탄산음료의 밀도를 증가시켜 순수한 물보다 밀도가 커져 결국 가라앉는다. 관련 실험 : 다른 물질들이 가라앉는지 뜨는지 실험해보라. 물속에서 그들의 반응을 미리 예측 해보라. 약간 흥미가 있는 물질로 양초, 과일, 채소, 나무, 플라스틱, 알루미늄호일 그리고 캔이나 병에 들어 밀봉되어 있는 다른 형태의 음식이나 음료가 있다. - 5 -

학생활동지 실험2. 가라앉음과 떠오름? 날 짜 학년 반 번호 이 름 20 년 월 일 - 물속에서 가라앉거나 뜨는 것을 관찰하여 밀도가 다른 물체를 비교해 봅시다. - 물을 담을 수 있는 큰 수조, 물, 일반 탄산음료와 다이어트 탄산음료가 들어있는 개봉되지 않은 알루미늄캔 1. 수조나 적당한 그릇에 물을 채운다. 2. 다이어트 탄산음료와 일반 탄산음료를 수조에 넣는다. 3. 어떤 현상이 관찰되는지 모두 써보자. 1. 다이어트 탄산음료는 뜰 것이고 일반 탄산음료는 가라앉을 것이다. 왜 이런 현상이 일어날까? - 다이어트 탄산음료가 뜨는 이유는 이산화탄소 거품 때문이다. 이것은 공장에서 탄산음료를 만들 때 펌프로 넣은 것이다. 기체는 항상 액체보다 밀도가 크다. 따라서 탄산수는 순수한 물보다 밀도 가 작기 때문에 떠오른다. 적은 양의 아스파탐(설탕보다 200배 더 단맛이남)이 탄산수에 들어 있지 만 밀도를 바꾸기에는 충분하지 않다. 그러나 일반 탄산음료는 많은 양의 설탕이 들어 있어 밀도가 증가한다. 따라서 다이어트 탄산음료는 뜨고 일반 탄산음료는 가라앉는다. 물 안에 설탕과립이나 아스파탐을 조금 떨어뜨리면 모두 가라앉는다. 이것으로 물보다 둘 다 밀도가 크다는 것을 볼 수 있다. 결국 같은 단 맛을 내기위해 들어있는 두 물질의 양의 차이 때문에 나타나는 현상이다. - 6 -

Density 실험3. 불규칙한 건포도 불암고등학교 박기성 pkschem@dreamwiz.com 고체의 밀도에 미치는 기체의 영향 관찰하기 건포도, 순수한 탄산음료(7-up, Mt. Dew, 스프라이트 등), 깨끗한 유리잔이나 비커 없음 (1) (2) 1. 탄산음료를 유리잔 끝까지 붓는다. 2. 약 12개의 건포도를 유리잔에 떨어뜨린다. 3. 몇 분 동안 기다리고 관찰한다. 건포도들이 안에 떨어지면 탄산음료보다 밀도가 크기 때문에 가라앉는다. 건포도가 바닥에 닿으면 풍부한 기포들이 각 건포도에 달라붙기 시작한다. 건포도의 밀도가 작아지게 되고, 위로 떠오르게 된다. 표면 가까이 가면서 건포도에 있던 기포들이 터져 공기 중으로 날아가고 건포도는 밀도가 증가하여 다시 가라앉는다. 각 건포도들은 김이 다 빠지거나 거품형성이 멈출 때까지 여러 차례 이 과정을 반복한다. 관련 실험 : 더 낳은 것을 볼 수 있는 다른 종류의 음료수를 가지고 실험해보라. 건포도 대신 방충제(나프탈렌 같은 것)를 사용하라. - 7 -

학생활동지 실험3. 불규칙한 건포도 날 짜 학년 반 번호 이 름 20 년 월 일 - 고체의 밀도에 미치는 기체의 영향 관찰해봅시다. - 건포도, 순수한 탄산음료(7-up, Mt. Dew, 스프라이트 등), 깨끗한 유리잔이나 비커 (1) (2) 1. 탄산음료를 유리잔 끝까지 붓는다. 2. 약 12개의 건포도를 유리잔에 떨어뜨린다. 3. 몇 분 동안 기다리고 관찰한다. 어떤 현상이 관찰되 는지 모두 써보자. 건포도가 가라앉다 떠오른 것을 반복한다. 이 때, 왜 건포도가 가라앉을까? 또 왜 떠오를까? - 건포도들이 안에 떨어지면 탄산음료보다 밀도가 크기 때문에 가라앉는다. 건포도가 바닥에 닿 으면 풍부한 기포들이 각 건포도에 달라붙기 시작한다. 건포도의 밀도가 작아지게 되고, 위로 떠 오르게 된다. 표면 가까이 가면서 건포도에 있던 기포들이 터져 공기 중으로 날아가고 건포도는 밀도가 증가하여 다시 가라앉는다. 각 건포도들은 김이 다 빠지거나 거품형성이 멈출 때까지 여러 차례 이 과정을 반복한다. - 8 -

Density 실험4. 탄산음료 안에 얼마나 많은 기체가 들어 있을까? 불암고등학교 박기성 pkschem@dreamwiz.com 탄산음료 안에 이산화탄소의 양을 측정하기 탄산음료, 우유 병, 젖병의 꼭지 안전 보안경을 쓴다. 여러 번 사용하면 젖병의 꼭지가 파열될 수도 있다. 눈앞에서 가까이 보지 말아야 한다. 1. 젖병 안에 음료수를 꽉 채워 부어넣는다. 2. 젖꼭지를 돌려서 안전하게 끼워 넣는다. 3. 몇 분 동안 병을 세게 흔든다. 4. 기체로 젖꼭지가 부푼 후, 젖꼭지가 음료수와 기체로 찬 병으로 채워지기 위해 음료수병을 아 래위로 흔들어 준다. 5. 음료수 병을 원래의 상태로 되돌려 놓는다. 천천히 젖꼭지를 돌려서 빼고 기체가 빠져나가는 소리를 듣는다. 다시 닫고 실험을 되풀이하여 실시한다. 병을 세게 흔들면 음료수 병 안에 있는 이산화탄소 분자가 빠르게 움직이기 때문에 더 쉽게 기 체가 빠져나오려고 하는 것이다. 이것은 우리가 음료수를 세게 흔들고 열려고 할 때 생기는 일과 비슷하다. 젖꼭지가 팽창하는 것은 수백만 번의 충돌과 동시에 내벽을 치는 수백만 개의 기체 분 자들 때문이다. 이러한 기압의 증가는 젖꼭지를 팽창하게 만든다. 실험과 관련된 사항: 많은 양의 탄소가 포함되어 있는 다른 종류의 탄산음료로도 실험을 해본다. 승인된 사항: 이 실험은 Wizard라는 사람이 The David Letterman show에서 그의 여러 모습 중 첫 번째로 보여준 실험이다. - 9 -

Density 실험5. 순수한 물보다 소금물이 더 밀도가 클까? 불암고등학교 박기성 pkschem@dreamwiz.com 순수한 물보다 소금물이 더 밀도가 크다는 것 보여주기 달걀, 물, 소금, 비커 또는 먹는 유리컵 없음 물 소금물 1. 물 한 컵에 달걀을 넣는다. 이 때 달걀은 가라않아야 한다.(만약 달걀이 뜬다면, 다른 달걀로 시도한다. 달걀이 오래되면 기체로 가득 차 있어 뜨게 될 수도 있다.). 2. 달걀을 꺼내고 소금 몇 스푼을 넣는다. 이것이 다 용해될 때까지 저어준다. 3. 소금물에 달걀을 넣는다. 그것은 분명히 뜰 것이다. 만약 뜨지 않는다면, 더 많은 소금을 넣고 용해될 때까지 저어준다. 이것은 소금물이 순수한 물보다 밀도가 크다는 사실을 증명하기 위한 고전적인 실험이다. 어떤 물체는 그 용액이 물체를 뜨게 하는 부력을 발휘하기 때문에 뜨게 된다. 만약 부력이 중력이나 무 게보다 더 크다면, 그 물체는 뜨게 될 것이다. 액체가 밀도가 증가 할수록, 부력은 커지게 된다. 소금물은 순수한 물보다 밀도가 크기 때문에 달걀을 뜨게 할 수 있도록 충분한 부력을 더 크게 발휘할 수 있다. 이것이 사람이 순수한 물에서 보다 소금물에서 더 쉽게 뜰 수 있는 이유이다. 어 떤 소금물이 가득 찬 호수에서는, 예를 들면 사해와 같은 곳에서는 가라앉는 것은 거의 일어날 수 가 없다. 관련실험: 다음에 바다에 가게 되면 소금물 한 병을 가지고 와서 위와 같은 실험해보라. - 10 -

학생활동지 실험5. 순수한 물과 소금물의 밀도 날 짜 학년 반 번호 이 름 20 년 월 일 - 순수한 물보다 소금물이 더 밀도가 크다는 것을 관찰해 봅시다. - 달걀, 물, 소금, 비커 또는 먹는 유리컵 물 소금물 1. 물 한 컵에 달걀을 넣는다. 이 때 달걀은 가라않아야 한다.(만약 달걀이 뜬다면, 다른 달걀로 시도한다. 달걀이 오래되면 기체로 가득 차 있어 뜨게 될 수도 있다.). 2. 달걀을 꺼내고 소금 몇 스푼을 넣는다. 이것이 다 용해될 때까지 저어준다. 3. 소금물에 달걀을 넣는다. 어떤 현상이 일어나는가? 1. 달걀 뜬다. 만약 뜨지 않는다면, 더 많은 소금을 넣고 용해될 때까지 저어준다. 이 때, 달걀은 왜 떠오를까? - 어떤 물체는 그 용액이 물체를 뜨게 하는 부력을 발휘하기 때문에 뜨게 된다. 만약 부력이 중 력이나 무게보다 더 크다면, 그 물체는 뜨게 될 것이다. 액체는 밀도가 증가 할수록, 부력은 커지 게 된다. 소금물은 순수한 물보다 밀도가 크기 때문에 달걀을 뜨게 할 수 있도록 충분한 부력을 더 크게 발휘할 수 있다. 이것이 사람이 순수한 물에서 보다 소금물에서 더 쉽게 뜰 수 있는 이유 이다. 어떤 소금물이 가득 찬 호수에서는, 예를 들면 사해와 같은 곳에서는 가라앉는 것은 거의 일어날 수가 없다. - 11 -

Density 실험6. 액체층 불암고등학교 박기성 pkschem@dreamwiz.com 어떤 액체들이 다른 액체들보다 밀도가 더 큰지 보여주기 Karo syrup(어두운), 식물성 오일, 식용색소, 비커와 깨끗한 유리컵, 물 없음 오일 물 Karo 시럽 1. 물로 유리컵을 일부분 채운다. 식용색소 몇 방울을 떨어뜨린다. 나중에 사용할 때를 대비해 옆 에 놓아둔다. 2. 깨끗한 유리컵이나 비커에 어두운 색깔의 Karo 시럽을 붓는다. 3. Karo 시럽의 맨 위에 식물성 오일을 붓고 무슨 일이 일어나는지 관찰한다. 4. Karo 시럽과 오일의 맨 위에 식용색소를 탄 물을 붓고 무슨 일이 일어나는지 관찰한다. 세 개의 액체는 밀도가 다르기 때문에 섞어도 전혀 다른 층을 형성한다. 더 밀도가 큰 액체는 바 닥에 위치할 것이고, 가장 밀도가 작은 액체는 맨 위에 뜰 것이다. 이것이 오일이 물의 가장 위에 뜨는 이유이다. 관련실험: 다른 액체를 가지고 자신만의 농도에 따른 물기둥을 형성하는 실험을 해보라. 그 액 체들의 조합을 알았을 때 투명하게 비치는 병이나 플라스틱 음료수 통에 영구히 밀봉해서 보관하 도록 해야 한다. - 12 -

Density 실험7. cartesian 다이버 불암고등학교 박기성 pkschem@dreamwiz.com 양성, 음성 그리고 중립적 부력 실험 2L 병, 물, 안약주입기(유리에 고무 밸브가 있는) 없음 1. 물로 2L 병의 가장자리까지 채운다. 2. 안약주입기를 떨어뜨린다. 3. 병을 단단히 밀봉한다. 4. 안약주입기가 바닥에 가라앉을 때까지 병을 강하게 누른다. 5. 병을 누르는 압력을 조절하여 안약주입기가 정지 상태를 유지하도록 시도한다. 병에 압력을 가하면, 물은 안약주입기에 힘을 작용하게 되고, 밀도는 증가하여 바닥에 가라앉는 다. 이것이 음성부력이다. 병이 이완되었을 때, 안약주입기 속에 있던 압축된 공기가 물에 힘을 작용하여 밖으로 나오면, 밀도는 물보다 작아지고 안약주입기는 병위까지 떠오르게 된다. 안약주 입기에 작용하는 물의 양을 조절하면, 가라앉지도 뜨지도 않는 정지한 상태를 만들 수 있다. 이것 이 부력평형이다. 관련 실험 : 이것을 보일의 법칙의 좋은 실례이다. 위 설명은 기체에 압력을 가하면 그 부피는 줄어드는 것을 나타낸다. 물이 안약주입기에 힘을 작용하면 안쪽의 공기는 나갈 곳이 없어 안약주 입기 안에서 압축된다. 따라서 같은 양의 공기가 더 좁은 공간에 있기 때문에 더 큰 압력 하에 있게 된다. - 13 -

학생활동지 실험7. cartesian 다이버 날 짜 학년 반 번호 이 름 20 년 월 일 - 부력을 느껴봅시다. - 2L 병, 물, 안약주입기(유리에 고무 밸브가 있는) 1. 물로 2L 병의 가장자리까지 채운다. 2. 안약주입기를 떨어뜨린다. 3. 병을 단단히 밀봉한다. 4. 안약주입기가 바닥에 가라앉을 때까지 병을 강하게 누른다. 안약주입기는 어떻게 되는가? 5. 병을 누르는 압력을 조절하여 안약주입기가 정지 상태를 유지하도록 시도한다. 1. 병에 압력을 가하면 안약주입기가 가라앉는다. 왜 가라앉을까? - 병에 압력을 가하면, 물은 안약주입기에 힘을 작용하게 되고, 밀도는 증가하여 바닥에 가라앉는 다. 병이 이완되었을 때, 안약주입기 속에 있던 압축된 공기가 물에 힘을 작용하여 밖으로 나오 면, 밀도는 물보다 작아지고 안약주입기는 병위까지 떠오르게 된다. 안약주입기에 작용하는 물의 양을 조절하면, 가라앉지도 뜨지도 않는 정지한 상태를 만들 수 있다. - 14 -

Density 실험8. 무거운 풍선 만들기 잠신고등학교 이동수 domini89@hanmail.net - 이산화탄소가 공기보다 무겁다는 것을 증명한다. - 960mL 또는 1200mL 용량의 플라스틱 병 - 풍선 - 베이킹소다 - 소다 - 깔때기 식초와 베이킹소다 - 안전고글 착용 1. 플라스틱 병 안에 베이킹소다를 티스푼으로 3스푼을 담는다. 2. 깔때기를 사용하여 풍선에 식초를 거의 다 찰 때까지 채운다. 3. 풍선 입구를 잡아 늘여 병 입구에 끼우고 식초가 새지 않도록 풍선을 쥔다. 4. 풍선이 병 입구에 단단히 고정되면 풍선을 뒤집어서 식초가 병 안으로 들어갈 수 있게 한다. 5. 베이킹소다와 풍선안의 식초가 반응하여 이산화탄소가 발생하고 풍선은 부풀게 된다. 풍선의 팽창이 멈추는 순간 풍선을 잡고 병으로부터 분리한 뒤 묶는다. 6. 당신의 호흡으로 이산화탄소가 담긴 풍선과 같은 크기의 풍선을 분다. 7. 똑같은 높이에서 동시에 떨어뜨려 어느 풍선이 땅에 제일 먼저 떨어지는지 기록한다. - 이산화탄소는 공기보다 대략 3배정도 무겁다. 따라서 이산화탄소로 차있는 풍선이 공기로 채워 진 풍선보다 훨씬 빨리 땅에 떨어질 것이다. 관련된 실험: 부풀어져 있는 상태의 두 풍선(하나는 이산화탄소, 다른 하나는 공기)을 나란히 옆에 두고 하루 밤을 지낸다. 당신은 공기가 빠져나가는 속도의 차이점을 알 수 있나요? - 15 -

학생활동지 실험8. 무거운 풍선 만들기 날 짜 학년 반 번호 이 름 20 년 월 일 - 이산화탄소가 공기보다 무겁다는 것을 증명한다. - 960mL 또는 1200mL 용량의 플라스틱 병 - 풍선 - 베이킹소다 - 소다 - 깔때기 - 안전고글 착용 식초와 베이킹소다 1. 플라스틱 병 안에 베이킹 소다를 티스푼으로 3스푼을 담는다. 2. 깔때기를 사용하여 풍선에 식초를 거의 다 찰 때까지 채운다. 3. 풍선 입구를 잡아 늘여 병 입구에 끼우고 식초가 새지 않도록 풍선을 쥔다. 4. 풍선이 병 입구에 단단히 고정되면 풍선을 뒤집어서 식초가 병 안으로 들어갈 수 있게 한다. 5. 베이킹 소다와 풍선안의 식초가 반응하여 이산화탄소가 발생하고 풍선은 부풀게 된다. 6. 풍선의 팽창이 멈추는 순간 풍선을 잡고 병으로부터 분리한 뒤 묶는다. 7. 당신의 호흡으로 이산화탄소가 담긴 풍선과 같은 크기의 풍선을 분다. 8. 똑같은 높이에서 동시에 떨어뜨려 어느 풍선이 땅에 제일 먼저 떨어지는지 기록한다. - 16 -

1. 베이킹소다(NaHCO 3 )와 풍선안의 식초(CH 3 COOH)의 반응으로 이산화탄소(CO 2 )가 발생한다. 이때의 화학 반응식은? - 이산화탄소로 차있는 풍선이 공기로 채워진 풍선보다 훨씬 빨리 땅에 떨어질 것이다. 그 이유는? 관련된 실험: 부풀어져 있는 상태의 두 풍선(하나는 이산화탄소, 다른 하나는 공기)을 나란히 옆에 두고 하루 밤을 지낸다. 당신은 공기가 빠져나가는 속도의 차이점을 알 수 있나요? - 17 -

Density 실험9. 재미있는 이산화탄소 잠신고등학교 이동수 domini89@hanmail.net - 이산화탄소가 공기보다 무겁다는 것을 증명하고 불꽃에 대한 이산화탄소의 영향을 관찰한다. - 유리병 또는 그것을 대신 할 수 있는 병, 베이킹소다, 식초, 양초, 성냥 - 지도교사의 지도하에 학생들은 성냥을 다루도록 한다. 1. 양초에 불을 켜고 옆에 세운다. 2. 병 안에 베이킹소다를 티스푼으로 3스푼 담는다. 3. 대략 1온스 또는 30mL의 식초를 베이킹소다에 첨가한다. 4. 반응이 끝난 후에 생성된 이산화탄소를 초위에 붓는다. 병 안에 있는 액체는 쏟아지지 않게 주 의한다. 초는 분명히 꺼질 것이다. - 이산화탄소는 베이킹소다와 식초의 반응으로 생성된다. 이 기체는 공기보다 훨씬 밀도가 크고 무겁다. 따라서 이 기체는 공기에 가라앉는 경향이 있기 때문에 부을 수 있다. 이산화탄소가 초의 불꽃 주위에 있는 산소와 대체되기 때문에 불꽃은 소멸된다. 관련된 실험: 이산화탄소가 더 밀도가 크기 때문에 이산화탄소는 용기의 밑바닥에 남아있는 경 향이 있다. 긴 성냥을 이용하여 성냥에 불을 붙여 이산화탄소가 담긴 용기의 밑바닥에 삽입을 한 다. 반드시 불은 꺼질 것이며 이 실험을 몇 번이고 반복할 수 있다. (이산화탄소가 공기 중으로 날아가지 않기 때문) - 18 -

Density 실험10. 적절한(중간의) 부력-part 1 잠신고등학교 이동수 domini89@hanmail.net - 액체에 있는 고체의 중간 부력을 만들기 위해 - 필름 통 - 여러 종류의 작은 못, 나사, 클립 등 - 안약 떨어드리는 것 - 물 - 깨끗한 유리컵 또는 비커 - 이 실험은 하기에 아주 어렵다. 또한 강한 인내심을 요구한다. 1. 필름통 안에 여러 가지 물건들을 통이 막 뜰 때 까지 담는다. 2. 필름 통이 물 중간에서 멈출 때까지 물은 한 방울씩 떨어뜨리고 수면에 바람을 불어본다. 분명 히 가라앉지도 뜨지도 않고 필름 통이 수면에 일부라도 뜨지 않을 것이다. 만약 물체가 가라앉는다면 물속의 부력이 적다고 할 수 있다. 만약 물체가 떠오른다면 물속의 부 력이 큰 것이다. 만약 물체가 뜨지도 가라앉지도 않는다면 물속의 부력이 적당한 것이다. 이러한 상황은 액체의 부력이 정확히 물체의 무게와 일치할 때 존재한다. 관련된 실험: 많은 수의 캔 안에 담긴 음료수들은 적절한 부력에 아주 근접하다. 당신은 물에 소금을 첨가하거나 물을 뜨겁게 혹은 차갑게 함으로서 이들의 밀도를 변화 시킬 수 있다. - 19 -

Density 실험11. 적절한(중간의) 부력-part 2 잠신고등학교 이동수 domini89@hanmail.net - 공기 중에서 헬륨풍선의 중간 부력을 만들기 위해 - 헬륨으로 채워진 풍선 - 꼰실 - 스티로폼 컵 - 물 - 안약 떨어뜨리는 것 - 이 실험은 약간의 인내심을 요구한다. 1. 스티로폼 위쪽에 펜이나 연필을 이용하여 2개의 구멍을 뚫는다. 2. 양 끝에 끈을 이용하여 묶는다. 3. 이것을 헬륨풍선에 묶는다. 풍선은 묶는 순간 뜰 것이다. 만약 뜨지 않는다면 풍선에 헬륨을 더 넣는다. 4. 실험물이 공기 중에 가운데에서 멈추기 전까지 컵 안에 물방울을 넣는다. 이것은 중간의 부력 으로 알려져 있다. 공기의 흐름이 있는데 에서는 이 실험을 하지 마라. - 헬륨은 대기 중의 공기보다 가볍기 때문에 헬륨풍선은 뜬다. 공기가 풍선을 위로 미는 부력이 아래로 미는 중력(측량된 풍선의 무게)보다 훨씬 크다. 컵에 물을 첨가함으로써 우리는 풍선의 무 게와 공기의 부력을 똑같게 할 수 있다. 관련된 실험: 물을 떨어뜨리는 대신 당신은 클립, M & M, 또 다른 가벼운 물체를 대신하여 사용 할 수 있다. - 20 -

Air Pressure 실험1. 찌그러지는 소다 캔 잠신고등학교 이동수 domini89@hanmail.net - 기압을 통해서 소다 캔 찌그러뜨리기 - 빈 소다 캔, 열 공급원, 물, 얕은 쇠로된 파이 펜, 냄비 집게, 얼음 - 안전고글 착용, 끓는 물을 조심할 것, 집게 없이 뜨거운 소다 캔을 잡지 말 것 (1) (2) (3) 1. 대략 1인치 정도 빈 소다 캔에 물을 채워라. 2. 캔을 버너나 전열기 위에 올려라. 3. 캔이 가열되는 동안, 얕은 파이 팬에 대략 절반 정도 물을 채워라. 그리고 얼음을 물에 넣어라. 4. 캔에 증기가 오르는 것이 보이면 그 후로 2-3분 더 가열해라. 5. 캔을 집게로 잡고 그리고 빠르게 뒤집어서 팬의 차가운 물에 넣어라. 캔은 즉시 안쪽으로 파열 될 것이다. - 캔이 가열되는 동안 캔 안에 있는 공기 역시 가열되고 팽창하고 캔 밖으로 나온다. 캔은 증기로 차고 이 증기는 남아 있는 공기의 대부분을 밀어낸다. 캔이 팬의 찬 물에 뒤집어져서 넣어질 때 증기는 즉시 액체 물에 응축된다. 증기로 가득 찬 캔은 몇 방울의 물로도 응축할 것이다. 그래서 캔 안에 있는 것은 부분적인 진공(-거의 아무것도 없는-)이다. 캔의 뚜껑이 물속에 있는 한, 공기 는 이 진공을 채우기 위해 들어 올 수 없다. 그러나 캔의 바깥은 여전히 공기로 둘러 싸여 있다. 그리고 기압은 14.7 lbs 의 힘으로 누른다. 1인치 2 당 보통은 안쪽의 공기가 밖으로 미는 힘은 이 기압과 균형을 이룬다. 그러나 우리가 캔 안쪽의 공기를 없앴기 때문에 그리고 밖의 기압이 여전 히 캔 주위에 작용하기 때문에 캔은 밖의 14.7 lbs 의 기압 때문에 즉시 찌그러든다. 1인치 2 당 이 것은 우리 주위에 있는 공기의 엄청난 힘의 훌륭한 예이다. - 21 -

학생활동지 실험1. 찌그러지는 소다 캔 날 짜 학년 반 번호 이 름 20 년 월 일 - 기압을 통해서 소다 캔 찌그러뜨리기 - 빈 소다 캔 - 열 공급원 - 물 - 얕은 쇠로된 파이 펜 - 냄비 집게 - 얼음 - 안전고글 착용, 끓는 물을 조심할 것, 집게 없이 Em거운 소다 캔을 잡지 말 것 1. 대략 1인치 정도 빈 소다 캔에 물을 채워라. 2. 캔을 버너나 전열기 위에 올려라. 3. 캔이 가열되는 동안, 얕은 파이 팬에 대략 절반 정도 물을 채워라. 그리고 얼음을 물에 넣어라. 4. 캔에 증기가 오르는 것이 보이면 그 후로 2-3분 더 가열해라. 5. 캔을 집게로 잡고 그리고 빠르게 뒤집어서 팬의 차가운 물에 넣어라. 캔은 즉시 안쪽으로 파열 될 것이다. (1) (2) (3) - 22 -

1. 캔이 가열되는 동안 캔 안에 있는 공기의 변화는? - 1인치 2 당 보통은 안쪽의 공기가 밖으로 미는 힘은 기압과 균형을 이룬다. 캔 안쪽의 공기를 없 애면 캔이 즉시 찌그러드는 이유는? - 23 -

Air Pressure 실험2. 공기의 힘 잠신고등학교 이동수 domini89@hanmail.net - 기압을 이용하여 8온스의 물을 지탱하기 - 8온스, 플라스틱, 스티로폼 또는 종이컵 - 3*8 색인 카드 - 물 - 사고에 대비하여 싱크대 위에서 실험을 할 것 1. 컵을 넘치도록 물을 채워라. 2. 3*8 카드를 컵 위에 올려나라. 카드가 컵의 위를 완전히 덮었는지 확실히 해라. 그렇지 않다면 큰 카드, 혹은 더 작은 컵으로 대체하라. 3. 손을 카드 위에 올려놓은 채, 물을 채운 컵을 천천히 뒤집어라. 4. 손을 치워라. 그러면 카드가 컵의 물을 지탱하는 것이 보인다. 기압은 모든 방향으로 14.7 lbs 의 힘으로 누른다. 1인치 2 당 그러므로 그것은 카드의 표면에 220 lbs 이상의 힘을 쓰고 있는 것이다. 이것은 단지 8온스-컵 속의 물로 인한 힘 보다 훨씬 큰 힘이 다. 그러나 공기가 안 보이기 때문에, 그것은 단지 카드가 컵 속의 물을 지탱하는 것처럼 보인다. 이것은 우리 주위에 존재하는 기압의 믿기지 않는 힘에 대한 놀라운 또 다른 예이다. - 24 -

Air Pressure 실험3. 자 부러뜨리기 잠신고등학교 이동수 domini89@hanmail.net - 기압의 도움을 받아서 손으로 자를 부러뜨리기 - 철물점에서 구입할 수 있는 값싼 자 - 신문지 - 손에 멍이 드는 것과 가시를 피하기 위해 장갑을 끼고 실험을 할 것 1. 대략 4-6인치라 탁자 밖으로 나오게 탁자에 자를 올려놓아라. 2. 자의 중심을 덮게 자 위로 넓은 신문지를 놓아라. 손으로 신문지를 펴라. 3. 손으로 빠르게 태권도 수도격파 스타일로 자를 내려 쳐라. 핵심은 탁자에 가능하게 가까이 내 려치는 것이다. 물론 탁자를 치지 않고 말이다. 4. 자는 신문지의 약간의 움직임과 함께 깨끗하게 반으로 부러져 있을 것이다. 그리고 다행히도 당신의 손에 아주 작은 손상을 주고 말이다. 기압은 신문지의 표면에 작용하고 있다. - 9000 lbs 넘는 힘으로! 신문지의 표면이 대략 621 인치 2 이고, 기압이 14.7 lbs 의 힘으로 누르기 때문이다. 1인치 2 당, 신문지 표면에 믿을 수 없는 엄청난 힘으로 기압이 작용하기 때문이다. 9000 lbs 넘는 힘, 이것은 2대의 차가 자 위에 올려져 있는 힘 과 동등하다. 이제 신문지가 움직이지 않고 자가 깨끗하게 절반으로 부러졌는지 쉽게 알 수 있다. - 25 -

Air Pressure 실험4. 병 속의 풍선 잠신고등학교 이동수 domini89@hanmail.net - 물이 찬 풍선을 건들이지 않고 병 속으로 넣기 - 풍선, 성냥, 신문, 빈 마요네즈 또는 젤리 병, 물, 빨대 - 성냥과 불에 조심할 것, 병이 식기 전에 만지지 마라. 1. 병의 입구보다 약간 크게 풍선에 물을 채우고 묶어라. 풍선은 병에 떨어지지 않고 위에 올려져 있어야 한다. 2. 풍선을 치우고, 병 밑바닥에 느슨한 신문지 뭉치를 넣어라. 3. 성냥에 불을 켜고 신문지 위에 떨어뜨려라. 4. 불길이 없어지려고 할 때, 풍선을 병의 입구에 올려놓아라. 5. 풍선은 병에 빨려 들어갈 것이다. 그리고 밑바닥에 떨어질 것이다. 이 현상이 일어나지 않으면 조정이 필요할 것이다. 풍선이 너무 클 수 있다. 풍선을 병 입구에 너무 빨리 혹은 너무 일찍 놓 았을 수 도 있다. 침착하게 다시 실험해라. 이번에 잘 될 것이다. 6. 풍선이 병 안에 들어 간 후, 다시 꺼내기 힘들 것이다. 빨대를 병 안, 풍선 밑에 넣어라. 이제 풍선은 들어 올려 질 것이고, 상대적으로 쉽게 풍선을 꺼낼 수 있을 것이다. (1) (2) (3) (4) (5) - 26 -

공기의 분자들이 뜨거워지면, 그것들은 빨리 움직이고 확장된다. 그러므로 병 속의 공기를 많이 없어지게 한다. 이것은 일반적으로 오해하는 것처럼, 뜨거운 공기가 위로 뜨는 것과는 다르다. 공 기가 확장하면서 그것이 찾을 수 있는 열린 곳으로 도망가는 것이다. 그래서 그것은 뜨거운 공기 가 위로 뜨는 것처럼 보인다. 이것은 병 속에 부분적인 진공을 마든다. 다시 말해, 병 속에 적은 공기 분자가 있기 때문에 병 속의 기압은 병 밖의 기압보다 낮다. 병 밖의 기압이 더 크기 때문 에, 이것이 풍선을 병 속으로 밀어 넣는다. 마치 빨려 들어간 것처럼 보인다. -풍선은 병 속으로 빨려 들어간 것이 아니라 밀어 넣어진 것이다. 이것은 불꽃이 산소를 소비하기 때문에 불꽃에 의해 소모한 산소가 병 안의 기압을 내리는 것이 라고 생각하기 쉽게 만든다. 사실, 산소가 소모될 때 생겨나는 가스들 말하자면 CO 2, H 2 O는 산소 와 같은 비율로 생성된다. 그러므로 이런 설명으로는 병 속의 기압이 하락하는 것을 설명하기엔 적합하지 않다. 빨대를 이용해 풍선을 제거할 때 빨대를 넣으면 바깥의 공기가 병 속으로 들어감 으로써 부분적으로 존재했던 병소의 진공상태를 파괴한다. 이것은 병 안의 압력을 대기압과 같게 만들어 주어서 좀 더 쉽게 풍선을 제거할 수 있게 해준다. 빨대를 넣기 전에는 병 속에서 풍선을 미는 힘보다 바깥에서 미는 힘이 더 강하다. 그래서 풍선을 제거하기는 힘든 것이다. 사례: 나는 이 실험을 1989년 미국 오하이오주 컬럼버스에서 과학교사들을 위한 학회에서 위자 드씨에 의해 처음 보았었다. 관련 실험: 굳게 삶은 달걀은 물을 채운 풍선 대용으로 쓸 수 있다. 이때는 병목이 좁은 병을 사용해야 한다. - 27 -

학생활동지 실험4. 병 속의 풍선 날 짜 학년 반 번호 이 름 20 년 월 일 - 물이 찬 풍선을 건들이지 않고 병 속으로 넣기 - 풍선, 성냥, 신문, 빈 마요네즈 또는 젤리 병, 물, 빨대 - 성냥과 불에 조심할 것, 병이 식기 전에 만지지 마라. 1. 병의 입구보다 약간 크게 풍선에 물을 채우고 묶어라. 풍선은 병에 떨어지지 않고 위에 올려져 있어야 한다. 2. 풍선을 치우고, 병 밑바닥에 느슨한 신문지 뭉치를 넣어라. 3. 성냥에 불을 켜고 신문지 위에 떨어뜨려라. 4. 불길이 없어지려고 할 때, 풍선을 병의 입구에 올려놓아라. 5. 풍선은 병에 빨려 들어갈 것이다. 그리고 밑바닥에 떨어질 것이다. 이 현상이 일어나지 않으면 조정이 필요할 것이다. 풍선이 너무 클 수 있다. 풍선을 병 입구에 너무 빨리 혹은 너무 일찍 놓 았을 수 도 있다. 침착하게 다시 실험해라. 이번에 잘 될 것이다. 6. 풍선이 병 안에 들어 간 후, 다시 꺼내기 힘들 것이다. 빨대를 병 안, 풍선 밑에 넣어라. 이제 풍선은 들어 올려 질 것이고, 상대적으로 쉽게 풍선을 꺼낼 수 있을 것이다. (1) (2) (3) (4) (5) - 28 -

1. 삶은 달걀로 이 실험을 하였다면? - 풍선이 병 안에 들어간 후 빨대를 병 안, 풍선 밑에 넣으면 풍선이 상대적으로 쉽게 들어 올려 지고 쉽게 풍선을 꺼낼 수 있는 이유는? - 29 -

Air Pressure 실험5. 컵 속의 진공 잠신고등학교 이동수 domini89@hanmail.net - 두 개의 풍선을 컵을 진공 상태로 만듦으로써 풍선의 바깥에 신비롭게 부착 - 풍선, 두 개의 스티로폼 컵 - 컵들의 위치를 정하는데 노력이 필요함 1. 풍선에 두개의 스티로폼 컵들을 놓고 풍선을 분다. 2. 두개의 스티로폼 컵은 풍선에 붙을 것이다. 컵들의 위 치를 정하는 것은 조금의 노력이 필요할 수 있다. 풍선이 팽창하면서, 컵 안에 들어있는 공기를 밖으로 밀어내며 각 컵에 부분적인 진공상태를 만들 어 낸다. 바깥의 공기의 기압이 이재 각 컵 안의 기압보다 강하지 때문에, 컵 밖으로 밀어내기 때 문에 풍선에 붙어있게 만든다. - 30 -

Air Pressure 실험6. 술 마시는 빨대와의 모험 잠신고등학교 이동수 domini89@hanmail.net - 빨대로 용액을 빨아들일 수 없다는 사실을 보여 주기 위해 - 빨대, 컵, 물, 가위 없음 1. 빨대를 컵 안에 넣고 빨대를 빨아들여 물을 마신다. 2. 이제 빨대를 제거하고 가위를 사용하여 빨대에 물이 올라가는 선에 조그만 구멍을 잘라낸다. 3. 빨대를 꽂고 마시기를 시도한다. 당신은 구멍 난(결함 있는) 빨대로는 절대 물을 절대로 먹을 수 없을 것이다. (1) (2) 이것은 빨대를 통해 마실 때 빨대를 빨아 용액을 입으로 들어 올리는 거라고 생각하기 쉽다. 이것 은 사실이 전혀 아니지는 않다. 거기에 흡입(빨아올림)같은 것은 존재하지 않는다. 사실, 당신은 빠대 밖의 공기를 빨아들이고 그것으로 인해 빨대 안은 진공상태가 된다. 공기의 압력이 물을 밀 고 있기 때문에 물은 빨대로 밀어 올려져 입으로 들어가게 된다. 빨대 안에 구멍을 내면 이것은 진공상태를 없애고 공기는 빨대로 들어가게 되며 그로 인해 마실 수 없게 되는 것이다. - 31 -

Air Pressure 실험7. 페트병의 최후 오륜중학교 박숙민 lady35@chol.com - 기압만을 이용하여 2 L짜리 페트병을 찌그러뜨릴 수 있다. - 2 L 페트병 - 페트병을 미리 세척하도록 한다. 1. 페트병의 입구에 입을 대고 공기를 흡입한다. 2. 병이 안쪽으로 찌그러질 것이다. - 이것은 매우 간단한 실험을 통해서 심오한 원리를 설명할 수 있다. 우리는 병을 안쪽으로 빨아 들이진 않았다. 우리는 병 바깥쪽으로 소량의 공기를 내보내서 병 안쪽에 부분적인 진공을 만들었 을 뿐이다. 그 결과 병 안쪽보다 바깥쪽의 기압이 더 크기 때문에 병은 안쪽으로 밀리게 된다. - 32 -

Air Pressure 실험8. 높이와 기압 오륜중학교 박숙민 lady35@chol.com - 높이 올라갈수록 기압이 낮아진다는 사실을 설명할 수 있다. - 2 L 페트병, 못, 전기테이프, 물 - 테이프가 잘 붙을 수 있도록 병의 표면에 물기를 제거한다. 1. 못을 사용하여 병의 옆쪽에 세로줄로 3개의 구멍을 뚫는다. (구멍의 위치 - 병의 중간, 병의 꼭 대기, 병의 바닥) 2. 각각의 구멍에 테이프를 붙인다. 3. 병에 물을 채우고 3개의 테이프를 동시에 제거한다. 4. 병의 바닥 쪽에 있는 구멍에서 흘러나오는 물줄기가 나머지 구멍보다 더 멀리 가고, 병의 꼭대 기에서 흘러나오는 물줄기가 가장 멀리 가지 못한다. - 공기와 물은 모두 유체이므로 비슷한 성질이 많다. 병의 아래쪽에 있는 물이 위쪽에 있는 물의 무게로 인하여 가장 큰 압력을 받기 때문에 병의 바닥 쪽에 있는 구멍의 물줄기가 가장 멀리가게 된다. 위로 수백만 마일 뻗어 있는 공기의 바다를 상상해 보자. 당신이 이 공기의 바다의 바닥에 서 있다면, 공기의 바다 꼭대기보다 훨씬 더 큰 공기의 무게가 존재한다. 왜냐하면 위로 갈수록 공기의 양이 줄기 때문에 기압도 낮아지게 된다. 이것으로 매우 높이 올라가면 숨쉬기 힘들다든 지, 산 정상에서 물이 낮은 온도에서 끓는다든지, 비행기로 여행할 때 귀가 먹먹한지를 설명할 수 있다. - 33 -

학생활동지 실험8. 높이와 기압 날 짜 학년 반 번호 이 름 20 년 월 일 - 높이와 기압과의 관계를 설명할 수 있다. - 2 L 페트병, 못, 전기테이프, 물 - 테이프가 잘 붙을 수 있도록 병의 표면에 물기를 제거한다. - 못으로 페트병에 구멍을 뚫을 때 구멍의 크기를 같게 하도록 한다. 1. 못을 사용하여 병의 옆쪽에 세로줄로 3개의 구멍을 뚫는다. (구멍의 위치 - 병의 중간, 병의 꼭 대기, 병의 바닥) 2. 각각의 구멍에 테이프를 붙인다. 3. 병에 물을 채우고 3개의 테이프를 동시에 제거한다. 4. 각 구멍에서 나오는 물줄기의 모습을 그림으로 나타내어 보시오. - 34 -

1. 페트병의 마개를 한 다음 위의 실험을 하였을 때 물줄기의 모습은 어떠할지 생각하여 보자. 2. 각 구멍에서 나오는 물줄기의 세기가 다른 이유는 무엇인지 생각하여 보자. - 공기와 물은 모두 유체이므로 비슷한 성질이 많다. 병의 아래쪽에 있는 물이 위쪽에 있는 물의 무게로 인하여 가장 큰 압력을 받기 때문에 병의 바닥 쪽에 있는 구멍의 물줄기가 가장 멀리가게 된다. 위로 수백만 마일 뻗어 있는 공기의 바다를 상상해 보자. 당신이 이 공기의 바다의 바닥에 서 있다면, 공기의 바다 꼭대기보다 훨씬 더 큰 공기의 무게가 존재한다. 왜냐하면 위로 갈수록 공기의 양이 줄기 때문에 기압도 낮아지게 된다. 이것으로 매우 높이 올라가면 숨쉬기 힘들다든 지, 산 정상에서 물이 낮은 온도에서 끓는다든지, 비행기로 여행할 때 귀가 먹먹한지를 설명할 수 있다. - 35 -

Air Pressure 실험9. 사람 들어올리기(공중 부양) 오륜중학교 박숙민 lady35@chol.com - 공기만 사용하여 사람을 들어 올릴 수 있다. - 큰 쓰레기봉투, 빨대 10개, 전기테이프, 사람 13명 - 사람이 떨어지지 않는 것을 확인하기 위해서, 떠오르는 사람의 양쪽에 감시원을 2명 배치한다. 1. 쓰레기봉투의 양쪽에 봉투의 이음새를 따라 같은 간격으로 구멍을 4개씩 뚫고, 빨대를 약 1 인 치 정도 봉투 속으로 밀어 넣는다. 2. 봉투의 막힌 바닥 쪽에 빨대를 2개 밀어 넣는다. 3. 전기 테이프를 이용하여 봉투의 터진 입구를 막고, 빨대 주면에도 밀봉을 위해 전기 테이프를 붙인다. 4. 위의 봉투를 실험대 위에 놓는다. 5. 봉투 위에 사람의 몸이 전부 올라가기 위해서 무릎을 가슴 쪽으로 붙여서 앉도록 한다. 6. 봉투가 완전히 부풀어 올라 사람이 올라올 수 있도록 10명의 사람이 각각의 빨대를 이용하여 봉투 속으로 공기를 불어 넣는다. 7. 봉투가 찢어지면 테이프로 간단하게 수리하고 다음번에는 더 강한 백을 사용하도록 한다. - 이 실험에서 일어나는 현상을 미스터리가 아니다. 봉투가 공기로 부풀면서 괴력을 뿜어내기 시 작한다. 이 방법은 자동차 사고로 인해 부서진 잔해들을 제거하는데 쓰이고 있다. 평평하고 납작 한 무거운 풍선을 부서진 잔해 밑에 깔고 공기를 불어 넣으면, 400파운드 이상을 들어 올릴 수 있 다. - 36 -

Air Pressure 실험10. 공기도 공간을 차지할까? 오륜중학교 박숙민 lady35@chol.com - 공기가 부피를 지니고 공간을 차지한다는 사실을 설명할 수 있다. - 휴지, 유리컵, 수조(유리컵보다 깊은 그릇), 물 - 유리컵을 넣거나 뺄 때 천천히 움직여서 잘못된 결과가 나 오지 않도록 각별히 주의시킨다. 1. 휴지 한 장을 뭉쳐서 유리컵의 바닥에 넣는다. 2. 유리컵을 물이 담긴 수조의 바닥에 닿을 때가지 똑바로 뒤집어 넣는다. 3. 유리컵을 꺼내서 컵 속의 휴지를 꺼낸다. 휴지는 여전히 말라있다. - 유리컵은 공기로 차 있기 때문에 물이 유리컵 속으로 들어갈 수 없어서 휴지는 젖지 않는다. 이것이 공기가 부피를 지니고 공간을 차지한다는 확실한 증거이다. 공기와 물은 같은 공간을 차지 할 수 없다. 만약 유리컵을 기울여서 넣는다면 공기가 빠져나갈 수 있으므로 물이 들어갈 수 있 다. - 37 -

학생활동지 실험10. 공기도 공간을 차지할까? 날 짜 학년 반 번호 이 름 20 년 월 일 - 공기가 부피를 지니고 공간을 차지한다는 사실을 설명할 수 있다. - 휴지, 유리컵, 수조(유리컵보다 깊은 그릇), 물 - 유리컵을 물에 넣거나 뺄 때 물이 튀지 않도록 천천히 움직이도록 한다. 1. 휴지 한 장을 뭉쳐서 유리컵의 바닥에 넣는다. 2. 유리컵을 뒤집어서 물이 담긴 수조의 바닥에 닿을 때가지 똑바로 천천히 넣는다. 그 순간의 모 습을 그림으로 나타내고 간단하게 설명하시오. <그림> <설명> 3. 유리컵을 똑바로 천천히 꺼내서 컵 속의 휴지를 꺼낸다. 휴지의 상태는 어떠한지 간단하게 쓰 시오. - 38 -

1. 실험 과정 2 와 같은 결과가 나온 이유를 병 속의 공기의 성질을 이용하여 설명하여 보자. 2. 실험 과정 3 과 같은 결과가 나온 이유를 병 속의 공기의 성질을 이용하여 설명하여 보자. 3. 실험 과정 2 에서 컵을 기울여서 물에 넣으면 어떤 결과가 나올지 예상한 결과를 쓰고, 그렇 게 생각한 이유를 쓰시오. - 유리컵은 공기로 차 있기 때문에 물이 유리컵 속으로 들어갈 수 없어서 휴지는 젖지 않는다. 이 것이 공기가 부피를 지니고 공간을 차지한다는 확실한 증거이다. 공기와 물은 같은 공간을 차지할 수 없다. 만약 유리컵을 기울여서 넣는다면 공기가 빠져나갈 수 있으므로 물이 들어갈 수 있다. - 39 -

Air Pressure 실험11. 병 속에서 풍선 불기 오륜중학교 박숙민 lady35@chol.com - 공기의 힘이 얼마나 센지 느낄 수 있다. - 풍선, 2L 페트병, 송곳 - 없음 1. 풍선의 입구를 제외하고 나머지 부분을 병 속에 전부 넣는다. 2. 풍선을 불어 본다. 성공하기 힘들 것이다. - 병은 비어 있지 않다. 즉, 병은 공기로 차 있다. 이 공기는 폐가 작용할 수 있는 힘보다 더 강 한 무서운 힘을 발휘한다. 우리가 풍선을 불려고 시도하면, 풍선이 병 속의 공기를 밀게 되고, 공 기도 역으로 풍선을 밀게 된다. 따라서 병 속에서 풍선을 분다는 것은 불가능하다. 그러나 병에 구멍을 뚫게 되면 공기가 빠져나가므로 풍선이 불어진다. 만약 구멍을 뚫을 수 없는 병의 경우는 풍선과 병의 입구 사이에 빨대를 넣게 되면 그 곳으로 공기가 빠져 나가서 풍선을 병 속에서 불 수 있게 된다. - 40 -

학생활동지 실험11. 병 속에서 풍선 불기 날 짜 학년 반 번호 이 름 20 년 월 일 - 공기의 힘이 얼마나 센지 느낄 수 있다. - 풍선, 2L 페트병, 송곳 - 송곳과 같이 날카로운 도구를 다룰 때에는 다치지 않도록 각별히 주의한다. 1. 풍선의 입구를 제외하고 나머지 부분을 병 속에 전부 넣는다. 2. 풍선을 불어 본다. 그 결과를 그림으로 나타내고 간단하게 설명하시오. <그림> <설명> - 41 -

3. 페트병에 송곳으로 구멍을 뚫고 다시 한 번 풍선을 불어 본다. 그 결과를 그림으로 나타내고 간단하게 설명하시오. <그림> <설명> 1. 실험 과정 2 와 같은 결과가 나온 이유를 병 속의 공기의 성질을 이용하여 설명하여 보자. 2. 실험 과정 3 과 같은 결과가 나온 이유를 병 속의 공기의 성질을 이용하여 설명하여 보자. - 병은 비어 있지 않다. 즉, 병은 공기로 차 있다. 이 공기는 폐가 작용할 수 있는 힘보다 더 강 한 무서운 힘을 발휘한다. 우리가 풍선을 불려고 시도하면, 풍선이 병 속의 공기를 밀게 되고, 공 기도 역으로 풍선을 밀게 된다. 따라서 병 속에서 풍선을 분다는 것은 불가능하다. 그러나 병에 구멍을 뚫게 되면 공기가 빠져나가므로 풍선이 불어진다. 만약 구멍을 뚫을 수 없는 병의 경우는 풍선과 병의 입구 사이에 빨대를 넣게 되면 그 곳으로 공기가 빠져 나가서 풍선을 병 속에서 불 수 있게 된다. - 42 -

Air Pressure 실험12. 탁구공 띄우기 오륜중학교 박숙민 lady35@chol.com - 베르누이의 원리를 설명할 수 있다. - 헤어 드라이, 탁구공 - 전기제품은 물 근처에서 사용하지 않는다. 1. 헤어 드라이를 이용하여 위쪽으로 바람을 일으킨다. 2. 탁구공을 이 바람 속에 넣는다, 그러면 탁구공이 불규칙하게 요동친다. - 헤어 드라이에서 발생한 공기의 흐름 때문에 탁구공이 위로 떠올려지는 것은 쉽게 이해할 수 있다. 그러나 탁구공이 어떤 방향으로도 날아가지 않고 요동치면서 남아 있는 이유를 이해하는 것 이 더 어려울 것이다. 이것은 바로 기압 때문이다. 베르누이의 정리에 의하면 움직이는 공기가 정 지해 있는 공기보다 압력이 더 작다고 한다. 즉, 헤어 드라이기 위에 있는 공기는 움직이고 있기 때문에 주변의 공기보다 압력이 더 작다. 따라서 우리는 저기압에 속해 있고, 사방은 고기압으로 둘러 싸여 있다. 이러한 고기압은 탁구공을 헤어 드라이에서 나오는 공기의 힘과 서로 평형이 이 루어질 때까지 안쪽으로 밀게 된다. 따라서 탁구공은 중간에 떠 있게 된다. - 43 -

Air Pressure 실험13. 신기한 음료수 캔 오륜중학교 박숙민 lady35@chol.com - 베르누이의 원리를 설명할 수 있다. - 음료수 캔 2개 - 없음 1. 두 개의 음료수 캔을 실험대 위에 약 1 인치정도 띄어 놓는다. 2. 캔 사이로 바람을 분다. 캔이 함께 움직인다. - 베르누이의 정리는 움직이는 공기는 정지해 있는 공기보다 기압이 낮다는 것이며, 때로는 샤워 커튼 효과로 알려져 있다. 우리는 캔의 사이에 바람을 불어 주었기 때문에 이 지역은 저기압을 나 타낸다. 음료수 캔의 바깥쪽에 있는 기압이 캔의 중간보다 크다. 따라서 기압이 센 바깥쪽의 공기 가 두 개의 캔을 안쪽으로 밀게 된다. - 44 -

Air Pressure 실험14. 놀라운 흡착기 오륜중학교 박숙민 lady35@chol.com - 화장실 흡착기를 사용하여 기압의 힘을 설명할 수 있다. - 사용하지 않은 화장실 흡착기 - 없음 1. 흡착기를 사용하여 다양한 물체를 들어본다.(접시, 나무판자, 책 등) 2. 흡착기로 들어 올릴 수 있는 물건의 종류는 매우 다양할 것이다. - 매우 큰 흡입 컵인 흡착기만큼 기압의 위력을 설명하기에 좋은 장치는 없을 것이다. 그러나 흡 착기에서 흡입하는 과정은 없다는 것을 기억하라. 흡착기는 그것의 안에 있는 공기를 내보내면서 자신과 물체 사이를 약간 진공 상태로 만들어 일을 하는 장치이다. 흡착기 위의 공기는 꽤 단단하 게 밀착시켜, 흡착기가 물체를 들어 올리게 한다. 각별히 기억할 것은 여기서 빨아들이는 것은 없 고, 단지 공기가 흡착기를 아래쪽으로 누르고 있을 뿐이다. 만약 화장실을 뚫기 위해서 흡착기를 사용해 본 적이 있다면, 흡착기를 사용하는 동안 물 아래 쪽에서 공기 방울이 발생하는 것을 보았을 것이다. 흡착기를 사용하여 물 위를 진공으로 만들면, 물 아래에 있는 파이 속의 기압이 더 커서 위쪽으로 밀면서 화장실이 뚫리게 되는 것이다. - 45 -

Air Pressure 실험15. 병 속에 풍선 넣기 오륜중학교 박숙민 lady35@chol.com - 공기를 사용하여 병 속에 풍선을 밀어 넣을 수 있다. - 32 온스 레몬 주스 병(혹은 비슷한 크기의 병), 풍선, 주전 자, 물, 가열기구 - 가열기구와 끓는 물을 취급할 때 주의한다. - 끓는 물에 견딜 수 있는 내열 유리를 사용한다. - 병에 끓는 물을 부을 때 병이 깨질 것을 대비하여 싱크대 안에서 하도록 한다. - 보안경을 착용하도록 한다. 1. 32 온스의 물을 끓을 때까지 가열한다. 2. 병 속에 끓은 물을 바로 버리도록 한다. 3. 곧 바로 풍선을 병의 입구에 씌우고 몇 분 동안 관찰해본다. 풍선이 전부 병 속으로 빨려 들어 가는 것을 볼 수 있다. - 이 실험은 결과가 매우 극적이므로 시간 조절을 잘 해야 한다. 병에 끓는 물을 채웠다가 비움으 로써 병 속의 공기는 가열된다. 가열된 공기는 찬 공기보다 더 큰 공간을 차지하려고 하기 때문에 공기 분자는 더 빠르게 움직이고 따라서 공기는 팽창한다. 병이 식으면 공기 또한 냉각된다. 따라 서 공기 분자들의 움직임이 느려지기 시작하고 공기가 차지하는 공간이 줄어들게 된다. 따라서 주 위보다 기압이 낮은 부분적인 진공이 병 속에 생긴다. 병 바깥쪽의 기압이 더 크기 때문에 풍선을 아래로 밀게 되고, 병 속에서 완전하게 부풀게 된다. 학생들에게는 방법을 설명하지 않고 병 속에 풍선이 들어 있는 것을 보여주면서 똑같이 만드는 것을 도전해보도록 하는 것이 좋다. - 46 -

학생활동지 실험15. 병 속에 풍선 넣기 날 짜 학년 반 번호 이 름 20 년 월 일 - 공기를 사용하여 병 속에 풍선을 밀어 넣을 수 있다. - 둥근 바닥 플라스크, 풍선, 주전자, 물, 가열기구 - 가열기구와 끓는 물을 취급할 때 주의한다. - 끓는 물에 견딜 수 있는 내열 유리를 사용한다. - 병에 끓는 물을 부을 때 병이 깨질 것을 대비하여 싱크대 안에서 하도록 한다. - 보안경을 착용하도록 한다. 1. 둥근 바닥 플라스크에 물을 조금 넣고 물을 끓기 시작하면서 김이 나올 때까지 가열한다. 2. 플라스크의 물을 싱크대에 버린다. 3. 곧 바로 풍선을 병의 입구에 씌우고 몇 분 동안 관찰해본다. 관찰 결과를 그림으로 나타내고 간단하게 설명하여 보시오. <그림> <설명> - 47 -

1. 실험 과정 1 에서 병 속의 공기에는 어떤 변화가 일어나는지 간단하게 설명하여 보시오. 2. 실험 과정 3 과 같은 결과가 나온 이유를 병 속의 공기의 변화를 이용하여 설명하여 보시오. - 이 실험은 결과가 매우 극적이므로 시간 조절을 잘 해야 한다. 병에 끓는 물을 채웠다가 비움으 로써 병 속의 공기는 가열된다. 가열된 공기는 찬 공기보다 더 큰 공간을 차지하려고 하기 때문에 공기 분자는 더 빠르게 움직이고 따라서 공기는 팽창한다. 병이 식으면 공기 또한 냉각된다. 따라 서 공기 분자들의 움직임이 느려지기 시작하고 공기가 차지하는 공간이 줄어들게 된다. 따라서 주 위보다 기압이 낮은 부분적인 진공이 병 속에 생긴다. 병 바깥쪽의 기압이 더 크기 때문에 풍선을 아래로 밀게 되고, 병 속에서 완전하게 부풀게 된다. - 48 -

Air Pressure 실험16. 사이펀 만들기 오륜중학교 박숙민 lady35@chol.com - 사이펀이 어떻게 일어나는지 설명할 수 있다. - 2 L 병 2개, 물, 3 피트 플라스틱 관(수족관용), 식용 색소 - 없음 1. 1개의 병에 물을 채우고 식용 색소 몇 방울을 떨어뜨린 뒤 실험대 위에 놓는다. 2. 다른 병을 바닥에 놓는다. 3. 물이 든 병에 플라스틱 관을 넣고 관 속의 공기를 빼낸다. 4. 관 속에 공기가 다 빠져나가면 관에서 물이 나오기 시작한다. 이 순간에 관의 끝을 빈 병 속에 넣는다. 5. 빈 병의 수준이 물이 차 있는 병보다 낮으면 사이판은 계속 작동되어 병이 완전히 비게 될 것 이다. 비어 있던 병의 수준이 처음 물이 들어 있던 병보다 높으면, 사이판이 멈추게 될 것이다. - 빨대로 음료수를 마시는 것과 같이 관에 있던 공기가 빨려나가면 관 속에 진공이 만들어지게 된다. 따라서 기압이 물의 표면에 힘을 작용하여 물이 관의 위쪽으로 밀려올라가게 되고 다른 병 으로 이동하게 된다. 중력은 사이판의 작동을 유지시킬 것이다. 그러나 두 병의 위치가 바뀐다면 사이판은 중력에 대항해서 작동될 수 없고 물을 위로 흐르게 할 수 없다. - 49 -

Air Pressure 실험17. 신비한 탁구공 오륜중학교 박숙민 lady35@chol.com - 손을 대지 않고 탁구공을 수조의 바닥에 가라앉게 하고 수조의 위로 떠오르게 할 수 있다. - 2 갤런 이상의 수조, 물, 2L 페트병, 가위, 탁구공 - 없음 (1) (2) 1. 2L 병의 바닥을 자른다. 2. 수조의 3/4를 물로 채운다. 3. 탁구공을 수조에 넣는다. 4. 바닥이 없는 2L 병에 마개를 하고 탁구공 위에 놓고 병을 천천히 물에 넣는다. 공이 바닥까지 밀릴 것이다. 5. 이제 병의 마개를 제거해 보면, 물이 병 속으로 차게 된다. 물과 공이 병의 꼭대기까지 올라오 면 마개를 씌우고 병을 물 밖으로 꺼낸다. 병이 완전히 물 밖으로 나오지 않는 동안, 탁구공은 수 조보다 1 피트 높은 물의 꼭대기에 머무를 것이다. - 공기는 공간을 차지한다. 병은 공기로 차 있기 때문에 물이 병으로 들어올 수 없다. 이 공기 기 둥이 탁구공을 수조의 바닥으로 밀게 된다. 탁구공은 병 속에 들어 있는 물의 꼭대기까지 떠오른 다. 병 속의 물은 아래쪽에 있는 물로부터 부력을 받기 때문에 병 밖으로 빠져나가지 않는다. 물 은 공기처럼 모든 방향으로 압력을 작용하며, 심지어 위쪽으로도 작용한다. - 50 -

학생활동지 실험17. 신비한 탁구공 날 짜 학년 반 번호 이 름 20 년 월 일 - 손을 대지 않고 탁구공을 수조의 바닥에 가라앉게 하고 수조의 위로 떠오르게 할 수 있다. - 2 갤런 이상의 수조, 물, 2L 페트병, 가위, 탁구공 - 페트병을 자를 때 가위에 베지 않도록 각별히 조심한다. (1) (2) 1. 2L 페트병의 바닥을 자른다. 2. 수조의 3/4를 물로 채운다. 3. 탁구공을 수조에 넣는다. 4. 바닥이 없는 2L 병에 마개를 하고 탁구공 위에 놓고 병을 천천히 물에 넣는다. 결과를 그림으로 나타내고 간단하게 설명하시오. <그림> <설명> 5. 이제 병의 마개를 제거해 보면, 물이 병 속으로 차게 된다. 물과 공이 병의 꼭대기까지 올라오 면 마개를 씌우고 병을 물 밖으로 꺼낸다. 병이 완전히 물 밖으로 나오기 직전의 모습을 그림으로 나타내고 간단하게 설명하시오. - 51 -

<그림> <설명> 1. 실험 과정 4 와 같은 결과가 나온 이유를 병 속의 공기의 성질을 이용하여 설명하여 보자. 2. 실험 과정 5 와 같은 결과가 나온 이유를 병 속의 공기의 성질을 이용하여 설명하여 보자. - 공기는 공간을 차지한다. 병은 공기로 차 있기 때문에 물이 병으로 들어올 수 없다. 이 공기 기 둥이 탁구공을 수조의 바닥으로 밀게 된다. 탁구공은 병 속에 들어 있는 물의 꼭대기까지 떠오른 다. 병 속의 물은 아래쪽에 있는 물로부터 부력을 받기 때문에 병 밖으로 빠져나가지 않는다. 물 은 공기처럼 모든 방향으로 압력을 작용하며, 심지어 위쪽으로도 작용한다. - 52 -

Air Pressure 실험18. 신비한 풍선 북서울중학교 한상준 hasaju@paran.com - 어떤 환경에서 공기가 낮은 압력에서 높은 압력으로 흐르는 것을 발견한다. - 풍선 2개, 실패1개(구멍 뚫린 고무관), 핀치콕 2개 1. 한 개의 풍선을 전체 크기의 약 3/4로 분다. 공기 빠져나오지 못하게 풍선 입구를 핀치콕으로 잡는다. 주의하여 실패의 한쪽 끝에 끼운다. 2. 다른 풍선을 위 풍선의 절반 크기로 분다. 공기 빠져나오지 못하게 풍선 입구를 핀치콕으로 잡 는다. 그리고 실패의 다른 끝에 끼운다. 3. 두 풍선 사이에 공기가 자유롭게 이동하도록 핀치콕을 열었을 때 두 풍선에 무슨 일이 일어날 것인지 예상해보라. 4. 핀치콕을 열고 풍선을 관찰하라. 몇 분 후 큰 풍선은 더 커지고 작은 풍선은 더 작아지는 것 을 알게 될 것이다. - 이것은 우리가 알고 있는 사실과 모순되는 가장 대표적인 예이다. 하나의 모순된 사건은 사람 들이 일어날 것으로 기대했던 것과 정반대로 일어나는 것이다. 만약 전에 이러한 실험을 본적이 없다면 실제로 일어나는 것과 완전히 반대로 예상했을 것이다. 이는 여러분이 공기 압력과 부피에 서의 차이점과 다른 중요한 문제들에 초점을 맞추기 때문이다. 풍선이 단순히 공기를 담는 그릇이 라는 생각 때문에 여러분의 생각과 전혀 다른 법칙으로 풍선이 스스로 움직인다. 실제로 우리가 관찰한 이상한 현상에 답을 풍선 스스로 제공한다. 충분히 팽창하지 않은 작은 풍선은 더 큰 탄성 을 갖고 있다. 그러므로 풍선 안의 공기에 더 큰 힘을 발휘할 수 있었다. 충분히 팽창한 큰 풍선 은 밖으로 뻗쳐있어서 안에 있는 공기에 매우 강한 힘을 발휘할 수 없다. 작은 풍선의 고무는 더 팽팽하기 때문에 작은 풍선 안의 공기를 큰 풍선 쪽으로 밀어 보낼 수 있다. - 53 -

학생활동지 실험18. 신비한 풍선 날 짜 학년 반 번호 이 름 20 년 월 일 - 어떤 환경에서 공기가 낮은 압력에서 높은 압력으로 흐르는 것을 발견한다. - 풍선 2개, 실패1개(구멍 뚫린 고무관), 핀치콕 2개 - 없음 1. 한 개의 풍선을 전체 크기의 약 3/4로 분다. 공기 빠져나오지 못하게 풍선 입구를 핀치콕으로 잡는다. 주의하여 실패의 한쪽 끝에 끼운다. 2. 다른 풍선을 위 풍선의 절반 크기로 분다. 공기 빠져나오지 못하게 풍선 입구를 핀치콕으로 잡 는다. 그리고 실패의 다른 끝에 끼운다. 3. 두 풍선 사이에 공기가 자유롭게 이동하도록 핀치콕을 열었을 때 두 풍선에 무슨 일이 일어날 것인지 예상해보라. - 54 -

4. 핀치콕을 열고 풍선을 관찰하라. 풍선이 어떻게 변하였는가? 1. 풍선이 실험과 같이 변하는 이유를 간단히 서술하시오 풍선이 단순히 공기를 담는 그릇이라면 공기가 많은 쪽에서 적은 쪽으로 공기 이동할 것이다. 그 러나 풍선은 단순히 공기를 담는 그릇이 아니다. 충분히 팽창하지 않은 작은 풍선은 더 큰 탄성을 갖고 있으므로 풍선 안의 공기에 더 큰 힘을 발휘할 수 있다. 그리나 충분히 팽창한 큰 풍선은 밖 으로 뻗쳐있어서 안에 있는 공기에 매우 강한 힘을 발휘할 수 없다. 작은 풍선의 고무는 더 팽팽 하기 때문에 작은 풍선 안의 공기를 큰 풍선 쪽으로 밀어 보낼 수 있다. - 55 -

Air Pressure 실험19. 감자를 뚫는 빨대 북서울중학교 한상준 hasaju@paran.com - 기압을 사용하여 빨대로 감자를 뚫는 힘에 대하여 알아본다. - 빨대, 감자 - 없음 1. 빨대의 한쪽 끝을 손으로 막지 않고, 빨대로 감자를 뚫어 보자. 성공하기 어려울 것이다. 2. 빨대의 한쪽 끝을 엄지손가락으로 막고 감자를 뚫어 보자. 몇 번 시도하면 성공할 수 있다. - 빨대는 너무 약해서 빨대만으로 감자를 통과할 수 없다. 그러나 빨대의 한쪽 끝을 엄지손가락으 로 막으면 그 빨대 안은 공기로 가득 찬다. 이 공기 기둥은 빨대가 감자를 쉽게 통과 할 수 있는 굉장한 힘을 준다. 이것은 거의 딱딱한 막대로 어렵지 않게 감자를 뚫는 것과 같다. - 56 -

학생활동지 실험19. 감자를 뚫는 빨대 날 짜 학년 반 번호 이 름 20 년 월 일 - 기압을 사용하여 빨대로 감자를 뚫는 힘에 대하여 알아본다. - 빨대, 감자 - 없음 1. 빨대의 한쪽 끝을 손으로 막지 않고, 빨대로 감자를 뚫어 보자. 2. 빨대의 한쪽 끝을 엄지손가락으로 막고 감자를 뚫어 보자. 1. 실험 1, 2 중 어느 경우에 빨대로 감자를 뚫을 수 있는가? 2. 위와 같은 결과가 나오는 이유를 간단히 서술하시오 - 57 -

SURFACE TENSION 실험1. 마술병 북서울중학교 한상준 hasaju@paran.com - 물방울의 응집력이 표면장력을 이끌어 낼 수 있다는 사실을 증명한다. - 1L 플라스틱 병(실제로 어떤 크기든지 상관없다.), 총총한 창문 그물망 1조각, 고무 밴드, 못, 물, 3 5카드 - 없음 1. 못으로 병의 꼭대기 근처 쪽에 구멍을 뚫는다. 2. 병의 입구에 망을 고무 밴드로 단단히 고정시킨다. 3. 모든 방법으로 물을 병에 채워라. 4. 병의 입구에 카드를 올려놓아라. 5. 구멍에 손가락을 올려놓아라. 6. 카드 위에 손을 얹고 주위해서 병을 거꾸로 뒤집어라 7. 구멍 여전히 손을 두고, 카드와 손을 제거해라. 물은 병 안에 머물러 있을 것이다. 8. 이제 구멍에서 손가락을 치우면 물은 흘러나올 것이다. 손가락을 제자리에 놓으면 물이 멈출 것이다. - 물 분자는 서로 매우 잘 결합되어 있는 경향이 있다. 이것은 물이 양성과 음성의 끝을 갖는 극 성 분자 라는 사실에 기인한다. 반대 전기를 끌어당기기 때문에 한물분자의 양성의 끝은 다른 물 분자의 음성의 끝과 결합한다. 이것은 물이 커다란 방울을 형성하는 이유이다. 두 개의 똑같은 분 자가 서로 붙어서 서로 결합하려는 것을 응집력이라고 한다. 위의 실험에서 물방울이 망과 구멍 사이의 공간에 가득 채워져 있는 것은 물 분자의 응집력에 기인한다. 물 분자 모두가 한데 뭉치려 는 힘을 표면장력이라고 한다. 표면장력은 병 안의 물이 붙들려 있을 만큼 충분히 강하다. 그러나 구멍에서 손가락을 치우면 병 안으로 공기가 들어가서 물을 밑으로 밀어내는 공기압력이 표면장 력을 이긴다. 따라서 물이 병 밖으로 쏟아져 버린다. - 58 -

학생활동지 실험1. 마술병 날 짜 학년 반 번호 이 름 20 년 월 일 - 물방울의 응집력이 표면장력을 이끌어 낼 수 있다는 사실을 증명한다. - 1L 플라스틱 병(실제로 어떤 크기든지 상관없다.), 총총한 창문 그물망 1조각, 고무 밴드, 못, 물, 3 5카드 - 없음 1. 못으로 병의 꼭대기 근처 쪽에 구멍을 뚫는다. 2. 병의 입구에 망을 고무 밴드로 단단히 고정시킨다. 3. 모든 방법으로 물을 병에 채워라. 4. 병의 입구에 카드를 올려놓아라. 5. 구멍에 손가락을 올려놓아라. 6. 카드 위에 손을 얹고 주위해서 병을 거꾸로 뒤집어라 7. 구멍 여전히 손을 두고, 카드와 손을 제거해라. 물이 어떻게 되는가? 8. 이제 구멍에서 손가락을 치우면 물은 어떻게 되는가? 그리고 다시 손가락을 제자리에 놓으면 물이 어떻게 되는가? - 59 -

1. 구멍을 손가락으로 막으면 물이 멈추고 손가락을 치우면 물이 쏟아지는 이유를 간단히 서술하 시오 2. 병에 비눗물을 넣어 가지고 실험을 하면 어떻게 될까? - 물 분자는 서로 매우 잘 결합되어 있는 경향이 있다. 이것은 물이 양성과 음성의 끝을 갖는 극 성 분자 라는 사실에 기인한다. 반대 전기를 끌어당기기 때문에 한물분자의 양성의 끝은 다른 물 분자의 음성의 끝과 결합한다. 이것은 물이 커다란 방울을 형성하는 이유이다. 두 개의 똑같은 분 자가 서로 붙어서 서로 결합하려는 것을 응집력이라고 한다. 위의 실험에서 물방울이 망과 구멍 사이의 공간에 가득 채워져 있는 것은 물 분자의 응집력에 기인한다. 물 분자 모두가 한데 뭉치려 는 힘을 표면장력이라고 한다. 표면장력은 병 안의 물이 붙들려 있을 만큼 충분히 강하다. 그러나 구멍에서 손가락을 치우면 병 안으로 공기가 들어가서 물을 밑으로 밀어내는 공기압력이 표면장 력을 이긴다. 따라서 물이 병 밖으로 쏟아져 버린다. - 60 -

SURFACE TENSION 실험2. 후추와 함께 하는 모험 북서울중학교 한상준 hasaju@paran.com - 물의 표면장력이 후추에 미치는 효과를 증명하고 나서 표면장력을 제거하는 방법을 발견한다. - 컵, 물, 후춧가루, 접시 닦는 액체(세제), 이쑤시개 - 없음 (1) (2) 1. 수돗물 한 컵을 채운다. 2. 물의 표면에 후추 가루를 약간 뿌린다. 후추 가루가 떠 있어야 한다. 3. 접시 닦기 비누(세제)에 이쑤시개를 살짝 담근다. 그리고 이쑤시개를 물표면의 중심에 갖다 된 다. 후추의 입자는 그 물의 표면으로부터 그 가장자리로 곧 흩어진다. 후추는 궁극적으로 가라앉 을 것입니다. - 후추는 물보다 밀도가 크지만 물의 표면장력 때문에 뜹니다. 비누가 물에 들어가면, 물의 응집 력과 표면 장력을 파괴하면서 곧바로 비누 분자는 물 분자와 결합한다. 단순히 비누가 물에 용해 됨으로서 후추 분자는 분산되어진다. 후추 가루 대부분이 가라앉게 하면서, 비누는 물 전체의 표 면을 가로질러 분산될 것입니다. - 61 -

학생활동지 실험2. 후추와 함께 하는 모험 날 짜 학년 반 번호 이 름 20 년 월 일 - 물의 표면장력이 후추에 미치는 효과를 증명하고 나서 표면장력을 제거하는 방법을 발견한다. - 컵, 물, 후춧가루, 세제, 이쑤시개 1. 수돗물 한 컵을 채운다. 2. 물의 표면에 후추 가루를 약간 뿌린다. 후추 가루가 떠 있어야 한다. 3. 세제에 이쑤시개를 살짝 담근다. 그리고 이쑤시개를 물표면의 중심에 갖다 된다. 후추의 입자가 어떻게 되는지 관찰하시오. 1. 실험 2에서 후추 가루가 물의 표면에 떠 있는 이유를 간단히 서술하시오 2. 세제를 묻힌 이쑤시개를 물의 표면의 중심에 갖다 대었을 때 후추 가루가 가라앉는 이유를 간 단히 서술하시오 - 후추는 물보다 밀도가 크지만 물의 표면장력 때문에 뜹니다. 비누가 물에 들어가면, 물의 응집 력과 표면 장력을 파괴하면서 곧바로 비누 분자는 물 분자와 결합한다. 단순히 비누가 물에 용해 됨으로서 후추 분자는 분산되어진다. 후추 가루 대부분이 가라앉게 하면서, 비누는 물 전체의 표 면을 가로질러 분산될 것입니다. - 62 -

SURFACE TENSION 실험3. 클립을 뜨게 하는 것 북서울중학교 한상준 hasaju@paran.com - 클립을 뜨게 하는 표면장력에 보여준다. - 종이클립 2개, 컵, 물, 식기세제 (1) (2) (3) - 없음 1. 클립홀더를 만들기 위해 클립 하나의 굽을 부분을 곧게 핀다. 2. 컵에 물을 채운다. 3. 다른 클립 아래에 클립홀더를 놓는다. 그 다음에 그것을 물 표면에 뜰 때까지 물 컵 안에 넣는 다. 클립홀더를 제거한다. 끈기 있게 노력해라. 조금만 연습하면 쉽게 할 수 있다. 4. 클립 띄우기를 관찰하는 것이 싫증날 때 표면의 아무 곳에나 식기세제를 한 방울 떨어뜨려라. 클립은 즉시 가라앉을 것이다. - 물보다 밀도가 크므로 가라앉아야만 하는 클립이 뜨는 원인은 물의 표면장력이다. 비누가 물 분자들과 결합하여 물의 응집력을 파괴하므로 표면장력을 파괴된다. 따라서 클립은 가라앉는다. - 63 -

학생활동지 실험3. 클립을 뜨게 하는 것 날 짜 학년 반 번호 이 름 20 년 월 일 - 클립을 뜨게 하는 표면장력에 보여준다. (1) (2) - 종이클립 2개, 컵, 물, 식기세제 1. 클립홀더를 만들기 위해 클립 하나의 굽을 부분을 곧게 핀다. 2. 컵에 물을 채운다. 3. 다른 클립 아래에 클립홀더를 놓는다. 그 다음에 그것을 물 표면에 뜰 때까지 물 컵 안에 넣는 다. 클립홀더를 제거한다. 끈기 있게 노력해라. 조금만 연습하면 쉽게 할 수 있다. 4. 클립 띄우기를 관찰하는 것이 싫증날 때 표면의 아무 곳에나 식기세제를 한 방울 떨어뜨려라. 5. 클립이 어떻게 되는가? 1. 클립을 물 표면에 띄울 수 있는 이유를 간단히 서술하시오 2. 물 표면에 떠 있던 클립이 식기세제 한 방울을 떨어뜨리면 가라앉는 이유를 간단히 서술하시오. - 물보다 밀도가 크므로 가라앉아야만 하는 클립이 뜨는 원인은 물의 표면장력이다. 비누가 물 분 자들과 결합하여 물의 응집력을 파괴하므로 표면장력을 파괴된다. 따라서 클립은 가라앉는다. - 64 -

SURFACE TENSION 실험4. 동전 위의 물방울 북서울중학교 한상준 hasaju@paran.com - 동전 위에 얼마나 많은 물방울을 올릴 수 있는지를 모여 줌으로서 표면장력의 개념을 보여줄 수 있다. - 동전, 스포이트, 물 - 없음 1. 물이 흘러넘치기 전까지 동전 위에 올릴 수 있는 물방울 수를 예측해보라. 2. 스포이트를 사용하여 조심스럽게 물이 흘러넘치기 전까지 동전 위에 물방울을 떨어뜨려보시오. 3. 여러분의 예상과 비교해 보시오. 4. 동전 위에 가장 많은 물방울을 올릴 수 있는 사람을 찾는 경연을 가져라. 실험변수를 줄이기 위해 스포이트를 동전과 수 직이 되게 하고, 같은 거리에서, 동전의 면도 같게 해라. - 물은 그 분자들을 서로 매우 잘 결합되어 있어 매우 응집력 이 크다. 이것은 믿을 수 없는 양의 물이 동전 위에 올려질 수 있는 표면장력의 원인이 된다. 나 는 학생들이 하나의 동전에 쉽게 50방울이상 올리는 것을 보았다. - 65 -

학생활동지 실험4. 동전 위의 물방울 날 짜 학년 반 번호 이 름 20 년 월 일 - 동전 위에 얼마나 많은 물방울을 올릴 수 있는지를 모여 줌으로서 표면장력의 개념을 보여줄 수 있다. - 동전, 스포이트, 물 - 없음 1. 물이 흘러넘치기 전까지 동전 위에 올릴 수 있는 물방울 수를 예측해보라. 2. 스포이트를 사용하여 조심스럽게 물이 흘러넘치기 전까지 동전 위에 물방울을 떨어뜨려보시오. * 실험변수를 줄이기 위해 스포이트를 동전과 수직이 되게 하 고, 같은 거리에서, 동전의 면도 같게 해라. 3. 여러분의 예상과 비교해 보시오. 예상 물방울 수 실험결과 물방울 수 4. 비눗물을 이용하였을 때 올릴 수 있는 방울 수를 예측하고 실험을 해본다. 예상 비눗방울 수 실험결과 비눗방울 수 - 66 -

1. 물과 비눗물로 쌓을 수 있는 방울 수의 차이가 생기는 이유를 간단히 서술하시오 - 물은 그 분자들을 서로 매우 잘 결합되어 있어 매우 응집력이 크다. 이것은 믿을 수 없는 양의 물이 동전 위에 올려질 수 있는 표면장력의 원인이 된다. - 67 -

GASES, SOLIDS, AND LIQUIDS 실험1. 분자 사이의 공간 북서울중학교 한상준 hasaju@paran.com - 분자 사이의 공간이 존재한다는 사실을 설명한다. - 컵, 물, 클립 - 없음 1. 컵의 가장자리까지 물을 채운다. 2. 여러분이 물이 넘치기 전까지 물에 떨어뜨릴 수 있는 클립의 수를 예상해보시오. 3. 물이 넘칠 때까지 한 번에 한 개씩 주위해서 클립을 떨어뜨려라. 4. 실제 떨어뜨린 클립의 수와 여러분이 예상을 비교해봐라 - 여러분은 아마도 물이 가득 찬 컵에 채울 수 있는 클립의 수에 깜짝 놀랄 것이다. 그것은 비록 컵이 가득 찬 것처럼 보일지라도 정말로 가득 찬 것이 아니기 때문이다. 물로 채워진 컵 안의 물 분자 사이의 거리는 실제로 믿을 수 없을 정도이다. 클립은 단순히 물 분자 사이의 공간 사이에 채우는 것이다. 만약 이 설명이 이해하기 어렵다면 공기로 가득 채워진 컵 안에 클립을 떨어뜨리 는 상황과 비슷하게 생각해라. 클립이 컵 안의 공기 분자사이를 차지하는 것을 쉽게 관찰할 수 있 다. 어떤 물질을 아무리 가득 채워져 있다 하더라도 또는 아무리 조밀하다고 생각되어도 개개의 입자 사이에는 항상 공간이 존재한다. 컵 안에 클립에 의해 치환되어지는 것은 물의 무엇인가? 이것은 다른 흥미로운 관찰이다. 표 면장력의 원인이 되는 물 분자의 응집력에 기인하여 물은 실제로 컵 위로 솟아오른다. - 68 -

학생활동지 실험1. 분자 사이의 공간 날 짜 학년 반 번호 이 름 20 년 월 일 - 분자 사이의 공간이 존재한다는 사실을 설명한다. - 컵, 물, 클립 - 없음 1. 컵의 가장자리까지 물을 채운다. 2. 여러분이 물이 넘치기 전까지 물에 떨어뜨릴 수 있는 클립의 수를 예상해보시오. 3. 물이 넘칠 때까지 한 번에 한 개씩 주위해서 클립을 떨어뜨려라. 4. 실제 떨어뜨린 클립의 수와 여러분이 예상을 비교해봐라 예상 클립 수 실제 떨어뜨린 클립 수 1. 물이 가득 찬 컵에 예상보다 많은 수의 클립을 넣어도 물이 넘치지 않는 이유를 토의하시오 - 69 -

- 여러분은 아마도 물이 가득 찬 컵에 채울 수 있는 클립의 수에 깜짝 놀랄 것이다. 그것은 비록 컵이 가득 찬 것처럼 보일지라도 정말로 가득 찬 것이 아니기 때문이다. 물로 채워진 컵 안의 물 분자 사이의 거리는 실제로 믿을 수 없을 정도이다. 클립은 단순히 물 분자 사이의 공간 사이에 채우는 것이다. 만약 이 설명이 이해하기 어렵다면 공기로 가득 채워진 컵 안에 클립을 떨어뜨리 는 상황과 비슷하게 생각해라. 클립이 컵 안의 공기 분자사이를 차지하는 것을 쉽게 관찰할 수 있 다. 어떤 물질을 아무리 가득 채워져 있다 하더라도 또는 아무리 조밀하다고 생각되어도 개개의 입자 사이에는 항상 공간이 존재한다. 컵 안에 클립에 의해 치환되어지는 것은 물의 무엇인가? 이것은 다른 흥미로운 관찰이다. 표 면장력의 원인이 되는 물 분자의 응집력에 기인하여 물은 실제로 컵 위로 솟아오른다. - 70 -

GASES, SOLIDS, AND LIQUIDS 실험2. 온도는 분자의 속력에 어떤 영향을 미치나? 북서울중학교 한상준 hasaju@paran.com - 어떻게 온도가 분자의 속력에 영향을 미치는가를 결정한다. - 열에 내성이 있는 비커2개, 물, 스토브, 식용색소, 각빙 - 물을 끓일 때와 뜨거운 물을 다룰 때 조심하기 바란다. 1. 물 대략 200ml를 끓는점 직전까지 가열한 후 첫 번째 비커에 담는다. 2. 두 번째 비커에는 차가운 수돗물을 넣은 후 각빙 을 넣어라. 3. 각각의 비커에 식용색소를 1방울 떨어뜨린다. 관찰 해라. 찬물 뜨거운 물 - 이것은 분자의 속력에 미치는 온도의 영향을 관찰하는 좋은 실험이다. 온도는 물질의 안에서 분 자들이 얼마나 빠르게 움직이는지를 측정하는 수단이다. 식용색소는 분자들이 빨리 움직이는 뜨거 운 물에서 더 빠르게 퍼진다. 그러므로 분자들이 더 느리게 움직이는 차가운 물에서 식용색소는 퍼지는데 더 오래 걸린다. 물보다 더 진한 농도에서는 식용색소가 물 바닥까지 가라앉는 것을 보 게 되는 것도 재미있습니다. - 71 -

학생활동지 실험2. 온도는 분자의 속력에 어떤 영향을 미치나? 날 짜 학년 반 번호 이 름 20 년 월 일 - 어떻게 온도가 분자의 속력에 영향을 미치는가를 결정한다. - 열에 내성이 있는 비커2개, 물, 스토브, 식용색소, 각빙 - 물을 끓일 때와 뜨거운 물을 다룰 때 조심하기 바란다. 1. 물 대략 200ml를 끓는점 직전까지 가열한 후 첫 번째 비커에 담는다. 2. 두 번째 비커에는 차가운 수돗물을 넣은 후 각빙을 넣어라. 3. 각각의 비커에 식용색소를 1방울 떨어뜨린다. 4. 어떤 현상이 관찰되는지 쓰시오 1 뜨거운 물 : 2 차가운 물 : 1. 이 실험을 통해 알아보고자 하는 것은 무엇인가? - 72 -

2. 식용색소가 스스로 물에 골고루 퍼지는 현상을 무엇이라 하는가? - 이것은 분자의 속력에 미치는 온도의 영향을 관찰하는 좋은 실험이다. 온도는 물질의 안에서 분 자들이 얼마나 빠르게 움직이는지를 측정하는 수단이다. 식용색소는 분자들이 빨리 움직이는 뜨거 운 물에서 더 빠르게 퍼진다. 그러므로 분자들이 더 느리게 움직이는 차가운 물에서 식용색소는 퍼지는데 더 오래 걸린다. 물보다 더 진한 농도에서는 식용색소가 물 바닥까지 가라앉는 것을 보 게 되는 것도 재미있습니다. - 73 -

GASES, SOLIDS, AND LIQUIDS 실험3. 상변화 관찰 북서울중학교 한상준 hasaju@paran.com - 고체가 액체로 변하는 온도를 관찰하고 액체가 기체로 변하는 온도를 관찰한다. - 각빙( 角 氷 ), 냄비, 스토브, 온도계 - 스토브를 사용하거나 끓은 물을 다룰 때 주의하기 바란다. 1. 각빙을 작은 냄비에 대략 절반정도 채워 놓는다. 얼음의 온도를 기록한다. 2. 얼음이 전부 녹을 때까지 알맞게 가열한다. 냄비 안 에 온도계를 놓아둔다. 3. 가장 마지막 얼음 조각이 녹을 때 온도를 기록한다. 4. 계속 가열한다. 충분히 끓을 때 온도를 기록한다. 끓는점에 도달하면 가열을 중단한다. - 고체에서 액체로 변하는 융해는 대략 0 나 32 에서 일어나야 한다. 여러분의 결과는 실험 오 차 뿐만 아니라 물의 순도에 따라 달라질 수 있다. 액체에서 기체로 변하는 끓음은 대략 100 나 212 에서 일어나야 한다. 실험오차 뿐 아니라 물의 순도에도 의존한다. 순수한 물은 정확히 어 는점이 0 이고 끓는점이 100 이다. 이것이 섭씨온도계의 기초가 되었다. - 74 -

학생활동지 실험3. 상변화 관찰 날 짜 학년 반 번호 이 름 20 년 월 일 - 고체가 액체로 변하는 온도를 관찰하고 액체가 기체로 변하는 온도를 관찰한다. - 각빙( 角 氷 ), 냄비, 스토브, 온도계 - 스토브를 사용하거나 끓은 물을 다룰 때 주의 하기 바란다. 1. 각빙을 작은 냄비에 대략 절반정도 채워 놓는다. 얼음의 온도를 기록한다. 2. 얼음이 전부 녹을 때까지 알맞게 가열한다. 냄비 안에 온도계를 놓아둔다. 3. 가장 마지막 얼음 조각이 녹을 때 온도를 기록한다. 4. 계속 가열한다. 충분히 끓을 때 온도를 기록한다. 끓는점에 도달하면 가열을 중단한다. 마지막 얼음조각이 녹을 때 온도( ) 충분히 끓을 때 온도( ) 1. 얼음조각이 녹을 때의 온도를 무엇이라 하는가? 2. 물이 충분히 끓고 있을 때의 온도를 무엇이라 하는가? - 고체에서 액체로 변하는 융해는 대략 0 나 32 에서 일어나야 한다. 여러분의 결과는 실험 오 차 뿐만 아니라 물의 순도에 따라 달라질 수 있다. 액체에서 기체로 변하는 끓음은 대략 100 나 212 에서 일어나야 한다. 실험오차 뿐 아니라 물의 순도에도 의존한다. 순수한 물은 정확히 어 는점이 0 이고 끓는점이 100 이다. 이것이 섭씨온도계의 기초가 되었다. - 75 -

GASES, SOLIDS, AND LIQUIDS 실험4. 소금이 물의 어는점에 어떤 영향을 미칠까? 불광중학교 이근한 kh9lee@hanamail.net 소금을 넣으면 물의 어는점에 어떤 영향을 주는지 관찰한다. 1갈론(약 3.8L)짜리 봉지, 1쿼터(약 0.95L)짜리 봉지, 조각 얼음, 물, 소금, 온도계, 장갑 1. 1갈론 짜리 봉지를 조각 얼음으로 반쯤 채운다. 2. 대략 1컵 정도의 소금을 뿌린다. 모자라 면 나중에 더할 수도 있다. 3. 장갑을 끼고 소금과 얼음을 얼음이 완전히 녹을 때까지 섞는다. 4. 30ml 정도의 물을 1쿼터 봉지에 넣는다. 이것을 봉하고 소금물 속에 넣는다. 5. 소금물의 온도를 기록한다. 소금물의 온도는 0 이하여야 한다. 6. 그대로 1쿼터짜리의 물이 고체로 바뀔 때까지 소금물에 놔둔다. 물은 단지 소금물에 담겨 있는 것 만으로 얼음으로 변할 것 이다! 처음 얼음의 온도는 물론 0 보다 아래이다(얼음의 녹는점이 0 라고 얼음이 언제까지나 0 인 것은 아니다.). 소금이 얼음에 더해지면 소금은 얼음입자들의 결속력을 떨어뜨려 얼음이 녹게 한다. 그러나 온도는 아직 어는점(0 ) 이하이다. 물의 어는점은 0 이기 때문에 1쿼터짜리 봉지 안의 물은 얼게 된 것 이다. 소금을 물에 더하면 이것은 물의 어는점을 낮출 것 이다. 소금은 소금 입자들이 얼음입자들 이 붙어있는 것을 방해한다. 그러나 어느 정도까지 온도를 낮추면 소금물도 얼 것 이다. 이것이 왜 바 닷물이 잘 얼지 않는 이유이다. 실제로 물에 녹는 모든 물질들은 물의 어는점을 낮춘다. 이 어는점이 낮아지는 현상을 우리는 빙점강하(freezing point depression) 라고 알고 있다. - 76 -

학생활동지 실험4. 소금이 물의 어는점에 어떤 영향을 미칠까? 날 짜 학년 반 번호 이 름 20 년 월 일 - 소금이 물의 어는점에 어떤 영향을 미치는가를 알아본다. - 1갈론(약 3.8L)짜리 봉지, 1쿼터(약 0.95L)짜리 봉지, 조각 얼음, 물, 소금, 온도계, 장갑 - 없음 1. 1갈론 짜리 봉지를 조각 얼음으로 반쯤 채운다. 2. 대략 1컵 정도의 소금을 뿌린다. 모자라면 나중에 더할 수도 있다. 3. 장갑을 끼고 소금과 얼음을 얼음이 완전히 녹을 때까지 섞는다. 4. 30ml 정도의 물을 1쿼터 봉지에 넣는다. 이것을 봉하고 소금물 속에 넣는다. 5. 소금물의 온도를 기록한다. 소금물의 온도는 0 이하여야 한다. 6. 그대로 1쿼터짜리의 물이 고체로 바뀔 때까지 소금물에 놔둔다. 조각얼음과 소금 - 77 -

1. 얼음위에 소금을 떨어뜨리면 어떤 현상이 일어날까? 그렇게 생각한 이유를 쓰시오. 2. 실을 준비하여 얼음위에 소금을 떨어뜨리고, 얼음이 약간 녹으면 준비한 실을 2-3분 정도 놓 아둔다. 이 실고 얼음을 들어 올릴 수 있을까? 3. 염분의 농도가 서로 다른 바닷물이 있다고 가정하자. 이 바닷물의 어는점 각각 어떠할까? 그렇게 생각한 이유는? 처음 얼음의 온도는 물론 0 보다 아래이다.(얼음의 녹는점이 0 라고 얼음이 언제까지나 0 인 것은 아니다.) 소금이 얼음에 더해지면 소금은 얼음입자들의 결속력을 떨어뜨려 얼음이 녹게 한 다. 그러나 온도는 아직 어는점(0 ) 이하이다. 물의 어는점은 0 이기 때문에 1쿼터짜리 봉지 안 의 물은 얼게 된 것 이다. 소금을 물에 더하면 이것은 물의 어는점을 낮출 것 이다. 소금은 소금 입자들이 얼음입자들이 붙어있는 것을 방해한다. 그러나 어느 정도까지 온도를 낮추면 소금물도 얼 것 이다. 이것이 왜 바닷물이 잘 얼지 않는 이유이다. 실제로 물에 녹는 모든 물질들은 물의 어는점을 낮춘다. 어는점이 낮아지는 현상을 우리는 빙점강하(freezing point depression) 라고 알고 있다. - 78 -

GASES, SOLIDS, AND LIQUIDS 실험5. 소금이 물의 끓는점에 어떤 영향을 미칠까? 불광중학교 이근한 kh9lee@hanamail.net 소금이 물의 끓는점에 어떤 영향을 주는지 관찰한다. 물, 냄비, 가열기구, 온도계, 소금 가열기구나 끓는 물을 사용할 때 조심할 것. 1. 냄비 안에 물을 넣고 끓인다. 2. 냄비 안의 물이 완전히 끓으면 온도를 재고 기록한다. 3. 많은 양의 소금을 물에 넣는다. 그리고 즉시 일어나는 반응을 관찰한다. 4. 만약 물이 다시 한 번 완전히 끓으면 온도를 다시 재고 기록한다. 순수한 물은 1기압에서 100 에서 끓는다. 소금이나 어느 물질이든 물에 녹으면 끓는점을 올린다. 이 것을 우리는 끓는점 상승(boiling point elevation) 이라고 알고 있다. 물 입자들은 모두 서로 붙어있기 때문에 우리는 열을 가해야 물 입자들이 서로 떨어져서 기체 상태로 바뀔 수 있다. 소금이 물에 녹으면 소금 입자들도 역시 물 입자에 붙는다. 그러므로 이것은 물 입자가 기체 상태로 바뀔 때 더 많은 에너 지를 소모하게 만든다. 사실은 소금입자들은 물 입자가 증발하는 것을 길을 막아서 도망가지 못하게 한다. 그래서 소금물을 끓이려면 더 높은 온도에 도달해야 끓일 수 있다. 더 높은 온도는 물 입자들을 더 빨리 움직이게 만들고 물 입자와 붙어있는 소금입자에게서 떨어져 나올 수 있는 에너지를 제공한 다. - 79 -

GASES, SOLIDS, AND LIQUIDS 실험6. 물은 얼 때 팽창할까? 불광중학교 이근한 kh9lee@hanamail.net 물이 얼면 부피에 어떤 영향을 주는지 알아낸다. 플라스틱 콜라 병, 물, 냉장고, 유성매직 없음 (1) (2) 1. 콜라 병을 물로 반쯤 채운다. 그리고 뚜껑을 꽉 닫는다. 2. 유성매직으로 물의 수위를 표시하는 선을 그린다. 3. 밤새도록 병을 냉장고 안에 놓고 얼도록 둔다. 물은 얼면 팽창하는 몇몇 안 되는 액체이다. 이것은 얼음 특유의 결정 때문이다. 물이 고체가 되면 모 든 물 입자들은 자신들을 육각형패턴으로 변한다. 그리고 그 안에는 넓은 공간이 생긴다. 이 공간 때문 에 물이 얼 때 더 커지고 밀도를 물보다 낮게 만든다. 이것이 얼음이 물에 뜨는 이유이기도 하다. 또한 이것은 왜 물과 얼음조각들로 가득 채워진 컵에서 얼음이 녹아도 물이 흐르지 않는 이유를 설명 해 주기도 한다. 물위의 얼음 10%는 단지 얼음 입자 사이의 공간을 의미하기 때문에(아니면 공기로 채워져 있거나) 얼음이 다 녹아도 물은 넘치지 않는다. - 80 -

학생활동지 실험6. 물은 얼 때 부피가 어떻게 변할까? 날 짜 학년 반 번호 이 름 20 년 월 일 - 물이 얼면 부피에 어떤 영향을 주는지 알아낸다. (1) (2) - 플라스틱 콜라 병, 물, 냉장고, 유성매직 1. 콜라 병을 물로 반쯤 채운다. 그리고 뚜껑을 꽉 닫는다. 2. 유성매직으로 물의 수위를 표시하는 선을 그린다. 3. 밤새도록 병을 냉장고 안에 놓고 얼도록 둔다. 1. 물은 얼 때 부피가 어떻게 변할까? 2. 물이 얼 때 부피가 변하는 이유에 대하여 설명하시오. 물은 얼면 팽창하는 몇몇 안 되는 액체이다. 이것은 얼음 특유의 결정 때문이다. 물이 고체가 되면 모 든 물 입자들은 자신들을 육각형패턴으로 변한다. 그리고 그 안에는 넓은 공간이 생긴다. 이 공간 때문 에 물이 얼 때 더 커지고 밀도를 물보다 낮게 만든다. 이것이 얼음이 물에 뜨는 이유이기도 하다. 또한 이것은 왜 물과 얼음조각들로 가득 채워진 컵에서 얼음이 녹아도 물이 흐르지 않는 이유를 설명해 주 기도 한다. 물위의 얼음 10%는 단지 얼음 입자 사이의 공간을 의미하기 때문에(아니면 공기로 채워져 있거나) 얼음이 다 녹아도 물은 넘치지 않는다. - 81 -