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똑딱이 손난로 만들기 목록

조회 : 23942 | 2004-01-29

1. 실험 목적
아세트산나트륨의 응고반응을 이용하여 똑딱이 손난로를 만들 수 있다.



2. 실험준비물
물, 아세트산나트륨 70g, 한약용 비닐봉투, 가열장치, 금속판, 색소 약간



3. 실험방법
① 한약용 비닐봉투에 아세트산나트륨 약 70g과 물 약 10ml를 넣는다.
② 예쁜 손난로가 되도록 식용색소를 약간 첨가하고, 금속판을 넣은 후 밀봉한다.
③ 이 비닐봉투를 가열하여 아세트산나트륨이 모두 녹입니다.
④ 완전히 녹으면 공기 중에서 식힙니다.(찬물을 이용해도 됩니다.)
⑤ 용액이 완전히 식으면 금속판을 앞뒤로 몇 번 꺾어 봅시다.
하얗게 굳어지면서 열이 나는 것을 느낄 수 있습니다.
⑥ 손난로가 식으면 다시 끓는 물에 봉지 채 넣어서 녹인 후 위의 과정을 반복해 계속 사용할 수 있습니다.







4. 실험 속 과학원리
- 중탕 가열한 아세트산나트륨용액은 포화상태 이상으로 용질을 녹이고 있는 과포화용액이다. 과포화용액은 매우 불안정하기 때문에 약간의 자극을 주면 갑자기 응고되기 시작한다. 실험에서 자극을 준 것은 바로 금속판을 앞뒤로 꺾어준 것이다. 금속판을 꺾는 충격으로 결정이 생기면서 저장하고 있던 열이 한꺼번에 방출되기 때문에 손난로 역할을 한다.

- 흔들이 손난로와 주머니 손난로의 비교
흔들이 손난로는 철이 산화되는 과정에서 열이 나는 것을 이용한다. 철가루가 모두 다 산화되면 흔들어도 열이 나지 않게 된다. 하지만 똑딱이 손난로는 식으면 다시 끊는 물에 봉지 채 넣어서 녹인 후 위의 과정을 반복해 계속 사용할 수 있다.





- 원리

하이포는 티오황산나트륨으로 분자 1개가 물분자 5개씩을 포함하고 있다. 또한 물에 대한 용해도가 작아 고체로 굳어있지만 가열해 주면 온도가 높아지기 때문에 물에 녹게 된다. 따라서 녹은 하이포는 굳어있는 하이포에 비해 열에너지를 많이 포함하고 있다. 이 열에너지는 하이포에 저장되었다가 나중에 결정으로 석출될 때 다시 나오는 것이다.

녹은 하이포는 식혀주면 결정으로 석출되어야 함에도 불구하고 그대로 녹아 있을 때도 있다. 이 용액은 정상보다 훨씬 많은 양의 하이포를 녹이고 있는 관계로 아주 불안정한 상태 즉 과포화 용액이 된다. 과포화 용액은 불안정해서 충격을 주면 그 상태가 파괴되면서 한꺼번에 결정이 석출되는데, 이 실험에서는 병뚜껑 2개를 꺾어주는 방법을 쓰고 있다. 많은 양의 하이포를 사용하면 결정화 될 때 더 많은 열이 나오지만, 고체 상태로 존재하지만 일단 가열되면 용해도가 커져 액체상태로 된다. 녹은 하이포는 결정상태의 하이포에 비해 열에너지를 많이 포함하고 있다. 이 열에너지는 녹은 하이포에 저장되었다가 나중에 결정으로 석출될 때 방출된다. 녹은 하이포는 정상보다 훨씬 많은 양의 하이포를 녹이고 있는 관계로 매우 불안정하다. 이렇게 포화상태 이상으로 용질(하이포)을 녹이고 있는 상태의 용액을 과포화용액 이라고 한다. 과포화용액은 불안정해서 충격을 주면 그 상태가 파괴되면서 결정으로 석출되는데 이때 저장하고 있던 열이 방출되어 손난로 역할을 할 수 있게 된다.







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