과학 완구 핸드 보일러와 물먹는 새 실험 보고서

소개글

과학 완구 핸드 보일러와 물먹는 새 실험 보고서

목차

*완구 이름으로서 Hand boiler의 타당성에 대하여 과학적은 관점에서 논의하라.
*핸드보일러를 얼음물이 들어있는 컵에 담가두자. 어떤 현상이 일어날까?
예상과 실제 결과를 비교해 보자.
*과학완구의 대명사인 ‘물먹는 새’의 구조를 잘 살펴보고 어떻게 작동시킬 수 있을지 생각하고 이 완구의 기본원리를 탐색하라.

본문내용

4) 완구 이름으로서 Hand boiler의 타당성에 대하여 과학적은 관점에서 논의하라.

일반적인 끓음(boiling)이란 액체를 가열했을 때 일정 온도에 도달하여 액체 표면과 내부에서 증발이 일어나는 현상이다. 우리는 물을 끓이면서 뽀글뽀글 하기 시작했을 때 “끓는다” 라고 직관적으로 생각한다. 이는 액체 내부에서 일어난 증발로 인해 생긴 기체가 표면에서 터지기 때문에 관찰 되는 현상이다. 끓는점은 증기압과 외부압력이 같아지는 온도로 액체의 온도가 끓는점에 도달하면 액체는 끓기 시작한다. 외부압력을 의도적으로 낮추면 낮은 증기압력을 보이는 온도에서도 끓음이 일어날 수 있다.
이 완구의 내부는 대기압과 같은 압력을 가지고 있는 것이 아니라 특별히 내부를 진공상태로 만들고자 노력한 상태이다. 액체 질소를 이용하여 완구 속 공기를 고체로 만들어 제거했고, 이런 과정을 거쳤기 때문에 현재 완구 속 내부는 오직 액체에 의한 증기압만 존재한다고 생각해 볼 수 있다. 이 밀폐된 완구 공간 속 잔잔한 수면은 아무런 일도 일어나지 않는 것처럼 보이지만 동적평형상태이다. 액체의 표면에서 액체 분자가 일정량 이상의 에너지를 갖게 되면서 분자 사이의 인력을 끊고 뛰쳐나가 기체가 된다. 그렇게 돌아다니다가 우연히 수면 쪽으로 충돌을 하면 다시 액체로 돌아오는 과정을 반복한다. 이는 동적 평형 상태로 뛰쳐나간 기체가 멀리 날아갈 수 없도록 밀폐된 공간에서만 가능하다. 기체의 응축속도= 액체의 증발속도 인 시점을 동적 평형 상태라 한다. 이러한 동적평형상태에서 일정하게 유지되는 증기의 압력이 온도에 따른 증기압이고, 온도에 따라 증기압은 다르다.
체온으로 인해 핸드보일러 속 액체의 온도가 올라가고, 밑에 동그란 부분에 있던 액체의 증기압이 높아짐에 따라 그 부분에 증가된 증기압이 액체를 밀어내게 되고, 액체는 유리관을 통해 밀려올라가면서 위로 상승하게 된다. 액체는 손바닥위에 완구를 그저 올려놓고 있을 때 보다 밑 부분을 손으로 전부 감쌌을 때 더 빠르게 상승하는 데,

참고 자료

없음