1. 알루미늄 포일 두께 계산하기
   가. 여러장을 겹쳐서 측정한다음 장수로 나눈다.
   나. 밀도를 이용하면 정확하게 측정할 수 있다.
          - 알루미늄 밀도는 주어진 상태에서 알루미늄을 사각형으로 잘라 가로 세로 길이를 측정하면 면적이 나오고, 전자저울에 올려놓고 질량을 측정하면 두께를 계산할 수 있음.

2. 1회용 라이타를 이용한 뷰테인 가스 밀도 측정 - 응용실험으로 좋음 (시간이 되면 동영상으로 만들어 볼 예정)
   - 1회용 라이타를 준비한다.
   - 질량 측정 : 1회용 라이타 질량 - 뷰테인가스를 다 뺀다음 1회용 라이타 질량
   - 부피 측정 : 수상치환으로 1회용 라이타 손잡이를 눌러 뷰테인가스의 부피를 측정한다.
   - 2개의 값을 이용해서 밀도측정 가능

3. 신문에 나온 사진중에서 특정한 사람 그림의 면적 정확하게 구하기    - 밀도의 개념을 이해한 학생들을 대상으로 창의성 실험으로 제시해 보면 좋음. 직접 실험해 봐도 좋은
      가. 사람 그림만 오려내서 모눈종이를 붙여서 모눈칸의 갯수를 세서 어림잡아 구하는 방법
      나. 신문지의 무게를 전자저울로 측정하고 사각형 면적 구하는 공식에 의해 면적을 계산 한 후 , 사람 사진의 모습만 가위로 잘라내어 무게를 전자저울로 측정하면 -----> 신문지 무게 : 사람 사진 무게 = 신문지 면적 : 사람 사진 면적
      다. 밀도를 이용해서 측정하게 하는 방법 : 이때는 신문지의 두께와, 밀도 값을 미리 제시해야함.
            사람 사진 모습의 질량을 측정하고, 밀도와 두께를 알고 있으면 사람 사진의 면적을 구할 수 있음.

4. 물질에 따라 끓는점이 다르다는 것을 보여주는 실험
  예) 끓는기름에 물을 넣으면 튀어 오르는 현상 - 물의 밀도는 기름보다 크고 끓는점이 기름보다 낮기 때문에 급격히 기화하면서 생기는 현상
 대체실험)  미지근한 물에 액체HCFC를 넣으면 비슷한 효과를 낼 수 있지 않을까?
대체실험) 물속에 드라이아이스 넣었을때 ....
     동영상으로 제작해서 게시물에  올려 놓았음

5. 물컵속에 넣은 계란이나 메츄리알을 가운데 떠있게 하기 - 저어주면 가라앉음 - 밀도
   (과학마술) 농도가 진한 설탕물을 컵의 절반정도 붇고, 그 위에 계란을 띄웁니다. 그리고 맹물을 조심스럽게 컵벽을 타고 넣으면
   계란은 감쪽같이 컵의 중심에 떠 있게 됩니다. 이때 젓가락으로 컵을 저어주면 물이 섞이면서 가라앉게 되지요
.    동영상으로 제작해서 게시물에  올려 놓았음


6. 저융점금속을 이용한 녹는점 
동영상으로 제작해서 게시물에  올려 놓았음


7. 와인속의 다이아몬드 (포도주에 생기는 주석산) -재결정
포도주가 숙성되는 과정에서 생긴 주석산은 5도 이하에서 보존하면 딱딱하게 굳어 병에 달라 붙게 된다.
그냥 먹게 되면 침전물로 가라앉게 되어 찌꺼기 처럼 보이게 된다. 실제 포도주를 먹다 보면 찌꺼기 처럼 가라앉아 있는 것을 볼 수 있다.
이런 찌꺼기를 제거하기 위해 포도주를 낮은 온도에서 열흘정도 안정화 시키면 용기벽에 주석영이 침전되어 달라 붙는다고 한다. 주석영이 과포화 상태가 되어서 나타나는 현상이다.

8. 크로마토그래피 설명 - 스타크래프트 유닛들의 이동속도로 설명 또는 토끼와 거북이로 설명
저그의 부대가 마린의 기지로 공격을 가게 되면
저글링이 가장 빨리 오버로드가 가장 늦게 이동하게 된다.
저그의 유닛들이 아무리 많이 섞어 있어도 동시에 이동시키고 어느 한순간에 정지를 시켜 살펴보면
모든 유닛들을 이동속도에 따라 구분해 낼 수 있다.
설령 저글링이 1마리만 섞여 있다 해도(소량인경우) 분리해 낼 수 있는 것이다.
따라서 크로마토그래피는 쉽고 간편하며 한번에 많은 물질들을 분리해 낼 수 있다.

만약 땅이 아니라 구불구불한 산길이라면
오버로드가 제일먼저 이동할 수도 있다. 이처럼 용매에 따라 물질들의 이동속도가 달라진다.

9. 밀도실험
컵에다가 물위에 식용유를 넣고, 잉크방울을 떨어 뜨리면 식용유를 뭉친채로 통과해서 물에 닿는 순간
퍼져 버리는 현상을 볼 수 있음.





10. 휘싱기를 이용하여 사이다 만들기 - 기체 용해도

11. 가압펌프를 이용한 기체의 용해도 설명


12. 추출과 거름 : 1회용 녹차티백을 뜯어서 녹차가루잎에서 추출과 거름에 대해서 설명, 녹차 봉지는 결국 거름장치

               응용 : 거름종이대신 녹차티백 봉지를 사용하면?

그러면 녹차에는 어떤 성분이 있어서 효과가 있는 것일까? 우리가 흔히 마시는 녹차는 녹차 잎을 가공한 것인데, 녹차 잎에 함유된 성분은 물에 녹는 수용성 성분이 전체의 20~30%를 차지하고, 나머지 70~80%는 물에 녹지 않는 불용성 성분이다. 이 중에서 차의 맛과 향에 영향을 주는 중요한 성분은 수용성으로 카테킨으로 대표되는 폴리페놀류, 아미노산, 카페인, 당류, 사포닌, 유기산, 각종 미네랄, 비타민C 등이 그것이다. 불용성 성분으로는 식이섬유, 단백질, 베타카로틴(β-carotene), 비타민E, 클로로필(chlorophyll), 불용성 미네랄 등이 있다.

녹차의 대표적인 성분인 카테킨 성분은 강력한 항산화효과가 있어 혈중 콜레스테롤 수치를 낮추어주며, 혈중 지질이 산화되어 과산화지질로 변성되어 우리 몸의 세포를 공격하여 질병의 원인이 될 수 있는 현상을 막아주는 효과가 탁월하다. 뿐만 아니라 항암효과, 알츠하이머병, 당뇨병 치료에도 도움이 되는 연구결과가 국내외 저명 학술지를 통하여 밝혀지고 있다. 


13. 분별증류 : 짧은 시간에 학교 학생들을 키 순으로 구분하는 방법: 제일 큰키 부터 걸릴 수 있도록 끈을 설치하고 학생들을 지나가게 하서 끈을 건드리는 학생은 옆으로 빼냄. 가장 가까운 곳에 큰키 가장 먼 곳에 가장 작은키 - 이때 키를 끓는점으로 살짝 바꿔주면 원유탑 설명 가능

14. 브라질 땅콩효과

<wiki 백과사전 내용>

주위에서 흔하게 볼 수 있는 현상으로 서양식 시리얼(우유에 말아먹는 그것)을 그릇에 부었을 때나 각종 잡곡을 섞어서 운반할 때, 겉으로는 곡식들이 잘 섞여 있는 것처럼 보이지만 흔들게 되면 결국 알갱이가 큰 곡식(대표적으로 브라질 땅콩)들이 표면으로 떠오르게 되는 현상을 말한다.


 

1831년 마이클 패러데이가 발견. 시카고의 하인리히 재거 교수의 연구팀이 1996년. 그러니까 165년이 지나서야 MRI를 이용해서 그 과정을 밝혀냈다. 그냥 유리병을 쓰면 될텐데


 

사소하고 별 것 아닌 것처럼 보이지만 처음 발견된 이후 이 현상이 일어나는 이유에 대한 명쾌한 해답을 얻지 못하고 있는 인류의 난제 중 하나이다. 양자 역학을 도입해서 해결을 하려는 노력이 있으며, 이후의 내용은 추가바람


 

한국에서는 주로 보리밥 짓기 전에 보리를 섞어놓은 통을 주변에서 살살 치면서 관찰하면 크기가 큰 보리쌀이 표면으로 떠오르는 것을 확인할 수 있다. 이때 중력은 밑으로 작용하지만, 큰 알갱이는 위로 떠오르는 것을 보면 마치 중력을 무시하는 것처럼 보일 수도 있다. 그 외에도 우유에 타먹는 코코아 믹스의 설탕코코아 파우더의 경우 기타 성분들이 분리되어 점점 쓰게 느껴지는 것으로도 확인 가능하다. 를 담아둔 통에서 찻잎을 덜어 먹다 보면 위에는 멀쩡한 찻잎만 있는데 밑바닥엔 부서져서 가루가 된 찻잎이 잔뜩 있는 것도 이 이유이다.


 

일반인들은 큰 알갱이 사이의 공간으로 작은 알갱이는 내려갈 수 있지만 작은 알갱이 사이의 공간으로 큰 알갱이가 내려갈 수는 없으니까 라는 결론을 주로 내리지만, 역 브라질 땅콩 현상이 존재하기 때문에….[1] 역 브라질 땅콩 현상은 특정상황에서 도로 큰입자가 가라앉고 작은입자가 떠오르는 현상이다. 해당 조건에 대해서 밝혀진 바 역시 별로 없다.


 

실제로 모래, 자갈 따위의 건축자재, 곡식, 제약회사의 약품, 분유, 설탕을 비롯한 알갱이로 되어있는 혼합물[2] 등은 모두 이 현상을 피해 갈 수 없으므로 주기적으로 섞어주는 과정을 거쳐야만 한다. 레미콘의 드럼이 콘크리트를 담고 나면 계속 돌아야 하는 이유도 이 현상 때문.


 

군대에서 우유에 건빵을 말아먹기 위해 건빵을 골고루 부수려고 살살살 흔들 때도 이 현상이 일어난다(...)
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[1] 그런데 이 설명이 중3 과학책에서 발견됬다. 뭘가르치는거냐...
[2] 여기서 알갱이의 크기는 10^-6m(마이크로 미터) 급 이상으로 열운동을 무시할 수 있는 큰 입자.


<논문내용>
최근에 발표된 논문(T. Shinbrot and F. J. Muzzio, Phys. Rev. Lett. 81, 4365 (1998))에 의하면 모래상자 안에 물체를 넣고 흔들면 무거운 물체는 떠오르고 가벼운 물체는 가라앉아 마치 중력법칙을 무시하는 듯한 결과를 보인다고 한다. 이런 현상은 모래와 같은 소위 알갱이 물질(granular material)에서 일어나는 복잡한 현상의 일례라고 하겠다.
모래는 흔들면 "흘러" 내리기는 하지만 유체는 아니기 때문에 물체의 무게를 지탱할 수 있는데, 그렇다고 해서 고체도 아니다. 알갱이 물질의 흐름(granular flow)은 전자재료, 기름, 가스, 제지, 유리제조, 농업 등의 산업에서 중요한 역할을 한다.
즉, 이들 산업에 사용되는 염료, 의약품, 가공식품 등은 혼합고체인데 제조 유통과정에서 심하게 흔들리게되는 경우가 많아서, 흔들리더라도 잘 섞인 상태를 유지하는 것이 중요하기 때문이다. 하지만 물리학자들은 이러한 알갱이 물질의 가장 간단한 거동도 아직 방정식으로 설명하지 못하고 있다.
미국 뉴저지주 Rutgers 대학의 T. Shinbrot는 "우리 연구에서 다루는 실험은 세살 짜리 어린애도 할 수 있는 것들이다. 하지만 우리 물리학자들은 실험 결과를 설명할 수가 없다."라고 말한다.

알갱이 물질과 관련하여 물리학자들이 관찰한 여러 가지 이상한 현상 중에는 "브라질 땅콩" 효과라는 것이 있다.
깡통 속에 크기가 여러 가지인 땅콩을 넣고 흔들면 가장 큰 것들만 위로 올라오는 현상이다. 이러한 현상에 대한 설명으로는 깡통을 흔들면 땅콩들의 대류(convection)가 일어나는데, 용기 벽 주변의 좁은 띠와 같은 영역에서는 물질들이 계속 가라앉는 곳이 생기고, 용기 벽에서 떨어진 곳에서는 물질들이 위로 올라가게 된다는 것이다.
즉, 큰 땅콩들은 용기 벽 주위에 형성된 가라앉는 좁은 띠에 비해서 너무 크기 때문에 가라앉지 못하고 위에 갇혀 버리게 된다는 것이다. 하지만, Shinbrot와 그의 Rutgers 대학 동료인 F. Muzzio는 이와는 다른 현상을 발견했는데, 가라앉고 떠오르는 현상이 물체의 크기가 아닌 밀도와 관련이 있다는 것이다. 이들은 플라스틱으로 만든 부활절 달걀에다가 서로 다른 양의 쇠 조각을 채운 후에 아주 고운 유리가루 위에 놓고, 약 10 Hz 정도의 주파수로 심하게 흔들었다. 그랬더니 크기가 같은데도 불구하고 무거운 달걀은 위로 떠올랐고 가벼운 달걀들은 바닥으로 가라앉아 버렸다.
이러한 현상에 대해서 Shinbrot와 Muzzio는 무거운 물체는 관성이 크기 때문에 흔들 때마다 부드럽게 약간씩 들려지게 되고, 이때 주변에 있는 가루가 이 물체의 밑으로 들어갈 수 있게 되어 결국은 위로 밀려 올라간다는 것이다. 가벼운 물체는 주변의 입자들과 비슷하게 쉽게 흔들리게 되고 따라서 주위의 입자들이 밑으로 흘러 들어갈 기회가 적어진다는 것이다.
이들은 이러한 계의 일차원 모델에 대한 컴퓨터 시뮬레이션 결과가 이런 설명을 뒷받침한다고 한다.





<일단 생각나는데로 요기까지만....>

Posted by 민서아빠(과학사랑)