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드라이아이스로 해보는 다양한 실험 목록

조회 : 32016 | 2008-03-04



<실험 개요>


채굴 작업을 하던 시추대가 시추기를 사용하여 땅을 파고 있었다. 어느 정도 깊이까지 구멍을 뚫자 갑자기 지하의 압력이 엄청나게 높아지더니 시추 구멍으로 기체가 솟구쳐 나왔고, 얼마 후 시추 구멍에는 흰 눈꽃 같은 얼음이 가득 쌓였다. 그런데 그 얼음을 만진 인부들은 손이 얼어 물집이 생기면서 피부가 검어지고 썩어가게 되었다.

이 얼음이 바로 드라이아이스! 요즘에는 아이스크림 가게에서도 쉽게 구할 수 있는 이 물질을 이용해서 다양한 실험을 해보자.




<실험 재료>
드라이아이스, 목장갑, 망치, 1회용 스포이트, 막자 및 막자사발, 비누, 빨대




<실험 과정>
1. 액체 이산화탄소 만들기

1-1. 막자 사발에 드라이아이스 조각을 넣고 곱게 갈아준다.
1-2. 일회용 스포이트의 끝부분을 잘라내고 드라이아이스 가루를 넣는다.
1-3. 스포이트의 끝부분을 접어 공기가 빠져나가지 않게 고정한 후 물 속에 넣는다.
1-4. 스포이드 속의 드라이아이스를 자세히 관찰 해 보면 액체 이산화탄소가 만들어지는 것을 볼 수 있다.
1-5. 잠시 후 물 속에서 꺼낸 일회용 스포이드는 어떻게 되는가?

2. 드라이아이스와 비눗방울

2-1. 드라이아이스가 채워져 있는 커다란 수조 위에 비눗방울을 불어보자.
2-2. 비눗방울의 반응을 관찰 해 보자.

3. 드라이아이스와 금속

3-1. 드라이아이스 조각 위에 다양한 금속을 올려 소리를 들어보자.
3-2. 금속의 크기와 두께를 바꿔가며 소리를 비교해 보자.






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<실험 정리>

드라이아이스로 다양한 실험을 해보고 드라이아이스의 성질을 이해할 수 있다.


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<이 활동을 하면>

드라이아이스를 이용한 다양한 실험을 해보면서

(탐구)
1. 액체 상태의 이산화탄소를 만들어 볼 수 있다.
2. 드라이아이스를 이용하여 둥둥 뜨는 비눗방울을 만들 수 있다.
3. 드라이아이스를 이용한 다양한 실험을 해보고 다양한 실험을 고안할 수 있다.

(지식)
1. 이산화탄소의 상평형 그림을 해석할 수 있다.
2. 비눗방울이 뜨는 이유를 밀도와 관련하여 설명할 수 있다.

(태도)
여러 가지 실험을 하면서 즐거움을 느끼고 화학 변화의 신비함을 만끽한다.






<참고자료>

액체 이산화탄소 만들기
이산화탄소가 액체 상태로 존재하기 위해서는 삼중점 이상의 압력이 가해져야 한다. 따라서 스포이트에 곱게 간 드라이아이스를 넣고 밀봉해두면 승화되어 만들어진 이산화탄소로 인해 내부 압력이 증가하여 5.11기압 이상이 되기 때문에 액체 상태의 이산화탄소를 볼 수 있다. 그러나 스포이트가 터지면 다시 압력이 감소하므로 급격하게 승화하여 고체로 돌아간다.





드라이아이스에 관하여

1. 드라이아이스의 결정 이야기

- 드라이아이스의 8면체형 결정 모양
드라이아이스의 결정을 처음으로 관찰하는 데 성공한 것은 1998년이었다. 미국 ARS의 William P. Wergin과 그 동료들이 8면체 모양의 드라이아이스 결정을 처음으로 관찰하였는데 -320F에서 SEM 사진을 찍어 얻은 것이었다. 이것은 드라이아이스가 인공 강우에 사용되는 씨앗으로 효과적인지를 이해하는 데 도움을 줄 것이다. 그리고 과학자들은 이산화탄소의 온실 효과에 대해 좀 더 많은 정보를 줄 수 있는 단서가 될 것으로 기대하고 있다. 또한 NASA와의 협력 작업을 통해 화성의 극관에 있는 고체 드라이아이스에 대해 연구함으로서 화성 표면에 대한 좀 더 많은 것을 알아내기 위해 노력하고 있다.





2. 드라이아이스의 비명

드라이아이스에 금속을 대놓으면 삐이익 하는 비명 소리가 들린다. 이는 금속과 드라이아이스 사이의 좁을 틈을 통해 이산화탄소가 탈출하느라 나는 소리이다. 금속을 드라이아이스 표면에 대면 이산화탄소가 빠져나가려는 압력을 느낄 수 있다. 금속은 열전도율이 높기 때문에 금속이 닿은 부분에서는 이산화탄소의 발생이 빨라져 압력이 높아지고 금속은 살짝 들리게 된다. 들렸던 금속이 다시 아래 쪽으로 떨어지는 과정이 반복되면 그 떨림이 비명 소리로 들리게 된다.

3. 드라이아이스는 누가 발견했나?

드라이아이스를 처음 제조한 사람은 프랑스 화학자인 Thirolier인데, 이 사람은 기체 액화실험을 하던 사람이었다. 그는 기체를 압축하기 위해 매우 튼튼한 금속통을 만들었다. 동료들이 유리로 만든 통으로 실험을 하는 것에 비해 그는 훨씬 더 높은 고압으로 실험을 할 수 있었다. 하지만 금속통의 단점이 있었으니, 내부가 보이지 않는다는 것이었다. 그래서 그는 가압을 했다가 기체가 액화되었는지를 확인하기 위해 재빨리 뚜껑을 열어보고는 했다. 1835년, 그는 대규모의 이산화탄소 액화 실린더를 만들었다. 그리고 그가 살짝 실린더를 열었을 때 순식간에 엄청난 증발이 일어나면서 온도가 떨어져 실린더 내부의 액체가 얼어붙어 고체가 되었다. 그것이 최초의 드라이아이스이다.

요즘에는 63기압 정도로 기체를 압축한 뒤 작은 노즐을 통해 이산화탄소를 분사시키면 눈송이 같은 고체 이산화탄소가 얻어진다. 그것을 기계적으로 압착하여 덩어리로 만드는 것이다.



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