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비누방울 미스테리 목록

조회 : 29147 | 2004-06-01

1. 실험 목적
드라이아이스의 상태변화와 기체의 밀도, 이산화탄소의 물에 대한 용해성을 비누방울을 이용하여 알아보자.




2. 실험준비물
드라이아이스(약 1컵 분량), 망치, 타월, 주방용세제, 빈 수조(또는 투명한 큰 그릇), 빨대




3. 실험방법
①드라이아이스 덩어리를 타월로 싸고 망치로 부순다.
②부서진 조각을 빈 수조(또는 투명한 큰 그릇)에 넣는다.
③비누방울(물 1컵에 주방용세제 2큰술)용액을 빨대에 묻힌 후 불어준다. 이때 비누방울이 가라앉지 않고 둥둥 떠다니는지 관찰한다.
④빨대를 드라이아이스 가까이 데고 비누방울을 불어준다. 이때 비누방울이 드라이아이스와 가까워지면서 점차 커지는지 관찰한다.





















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4. 관찰 결과
1) 비누방울은 드라이아이스가 담긴 수조 안에서 어떻게 되나요?
비누방울이 밑으로 가라앉지 않고 둥둥 떠다닌다
2) 비누방울이 드라이아이스와 가까워질수록 어떻게 변하나요?
비누방울의 크기가 커지고, 막의 두께가 변화함에 따라 빛의 간섭효과 때문에 색깔이 변한다





5. 퀴즈?퀴즈!
QUESTION> 드라이아이스를 상온에 놔두면 드라이아이스 주위에서 하얀 안개가 모락모락 피어오르는 것을 볼 수 있습니다. 이 하얀 것이 이산화탄소일까요?

ANSWER> 이것은 이산화탄소가 아닙니다. 이산화탄소는 색깔이 없는 기체입니다. 하얀 안개는 공기 중의 수증기가 응결하여 생긴 작은 물방울입니다. 드라이아이스에서 승화한 이산화탄소 기체는 온도가 낮기 때문에 주변의 온도를 함께 낮추어줍니다. 그러면 공기 중에 있던 수증기가 액체로 변하여 우리 눈에 안개처럼 보이는 것입니다.














6. 실험 속 과학원리
- 드라이아이스의 숨겨진 비밀
드라이아이스는 고체 이산화탄소로 승화성 물질입니다. 승화란 고체가 액체상태를 거치지 않고 곧바로 기체로 변화하는 과정입니다. 얼음이 물로 변하지 않고 바로 수증기가 된다고 생각하면 됩니다. 드라이아이스가 이산화탄소로 승화하는 온도는 영하 78도 입니다.

- 비누방울이 가라앉지 않고 둥둥 뜨는 이유는? 승화와 기체의 밀도
이산화탄소는 공기보다 밀도가 큽니다. 흔히 가볍다 무겁다고 말하는 것은 사실은 밀도가 작다 또는 크다의 의미입니다. 액체나 고체뿐만 아니라 기체의 경우에도 그 종류에 따라 밀도가 다릅니다. 물론 기체의 밀도는 어떤 다른 액체나 고체보다는 작습니다. 이산화탄소가 공기와 섞일 수 있지만 공기 중에 첨가된 이산화탄소는 일단 가라앉는 경향이 있습니다. 수조에 드라이아이스를 넣으면 드라이아이스는 승화되어 이산화탄소를 내놓고, 이 이산화탄소는 수조안에 있던 공기를 위로 밀어올리고 자신이 바닥에 가라앉게 됩니다. 여기에 공기가 들어 있는 비누방울을 넣으면 밀도차이에 의해 비누방울이 가라앉지 않고 둥둥 뜨는 것입니다.





- 비누방울이 커지는 이유는? 밀도의 차이
비누방울이 이산화탄소 층에 가까이 가면 비누막 밖의 이산화탄소 농도가 높으므로 이산화탄소가 비누막 안쪽으로 움직여서 비누방울의 크기가 커집니다. 비누방울을 수조에서 꺼내면 반대로 다시 작아집니다. 이산화탄소는 공기보다 밀도가 커서 움직임이 느리고 드라이아이스에서 만들어진 이산화탄소는 온도도 낮기 때문에 비누방울이 작아질 것으로 생각하기 쉽습니다. 그러나 이산화탄소는 공기보다 물에 잘 녹기 때문에 비누막을 빠르게 통과할 수 있습니다.

- 비누방울의 색이 변화는 이유는? 빛의 간섭
비누방울의 색깔은 비누막의 두께가 달라지면서 바뀝니다. 비누막의 두께가 변함에 따라 비누막 안팎에서 빛이 반사하여 생기는 간섭무늬도 달라집니다. 따라서 비누방울의 색이 변하는 것입니다.










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