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조회 : 13316 | 2015-01-27

숭문고등학교 21C PARADIGM

발표학생: 최재석, 이준석, 이준서, 김동현, 유재욱, 황혜인

지도교사: 전석천 선생님

 

[실험개요]

 (탐구) 금속의 열팽창을 알 수 있다.

(지식) 바이메탈의 작동 원리를 알 수 있다.

(태도) 바이메탈을 이용한 도구를 만들고 원리를 이해한다.

 

[실험재료]

나무토막, 나무판, 바이메탈, 모터, 건전지, 건전지 소켓, 프로펠러, 드라이버, 볼트, 와셔, 너트, 양초, 글루건

  

[실험과정]

 1 

1. 바이메탈이 달려있는 볼트에 너트를 1cm 간격이 되도록 끼워 줍니다.

 

2 

2. 작은 볼트에 너트를 1cm 간격이 되도록 끼워 줍니다.

 

3

3. 모터에 연결되어 있는 검은 전선의 피복을 벗긴 후 와셔를 연결합니다.

 

4

4. 건전지 소켓의 검은 전선에 와셔를 연결합니다.

 

5 

5. 바이메탈이 달린 볼트에 건전지 소켓과 연결되어 있는 와셔를 끼운 후 나무판에 고정시켜 줍니다.

 

6 

6. 모터의 검은색 전선과 연결되어 있는 와셔를 작은 볼트에 끼운 후 나무판에 고정시켜 줍니다.

 

7 

7. 볼트에 있는 너트를 아래쪽 방향으로 조여 줍니다.

 

8 

8. 모터에 연결되어 있는 빨간색 전선과 건전지 소켓의 빨간색 전선을 연결해 줍니다.

 

9 

9. 모터에 프로펠러를 연결한 후 건전지 소켓에 건전지를 끼워 줍니다.

 

10 

10. 글루건을 이용해서 나무판에 나무토막을 붙여 줍니다.

 

11

11. 건전지 소켓을 나무판에 글루건을 이용해 붙여 줍니다.

 

12 

12. 모터를 글루건을 이용하여 나무토막에 붙여 줍니다.

  

13 

13. 양초에 불을 붙여 바이메탈 아래 올려 놓습니다.

 

14

14. 바이메탈이 열팽창 되면서 어떻게 되는지 관찰해 보세요. 

 

[실험원리]

금속은 열을 받으면 늘어나는 성질이 있으며, 열팽창계수가 각각 달라 늘어나는 정도가 다르다. 즉 열팽창계수가 큰 금속이 더 많이 늘어나게 된다.

바이메탈이란 서로 다른 두 종류의 금속을 이어 붙여놓은 것으로 두 금속의 똑같은 온도변화에서도 열팽창 정도가 다르기 때문에 열을 받으면 휘어지게 된다. 이런 현상을 이용하여 열을 사용하는 도구의 안전장치로 바이메탈을 이용할 수 있는 것이다.

 

[더 알아보기] 

바이메탈은 온도에 따라 휘는 성질을 이용하여 온도를 조절할 수 있는 기기이다. 팽창이 잘 되지 않는 금속으로 니켈(Ni)과 철(Fe)의 합금이 사용되며, 팽창이 잘 되는 금속은 니켈(Ni)·망간(Mn)·철(Fe)의 합금, 니켈(Ni)·몰리브덴(Mo)·철(Fe)의 합금, 니켈(Ni)·망간(Mn)·구리(Cu)의 합금 등 여러 가지가 있다.

일상에서 찾아 볼 수 있는 예로는 바이메탈은 화재 발생 시 작동하는 화재경보기나 자동으로 물을 뿌려서 불이 꺼지도록 하는 살수기 등에도 사용된다. 즉 화재가 발생하여 온도가 올라가면 바이메탈이 설치되 회로가 연결되어 화재 경보음이 울리며, 건물 내에 설치된 살수기에서 자동으로 물이 뿜어져 나온다.

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