물과 에탄올을 혼합하는 실험을 어떻게 하면 간단하게 해볼까 고민하다가
주사기를 사용해 보기로 했습니다.
https://youtu.be/5F0rFy1Q5m8
생각보다 간단하게 실험할 수 있네요
2개의 주사기를 준비하고 한쪽에는 물을 10ml 다른 한쪽에는 에탄올을 10ml 넣고
주사기 안에 기포를 제거한 다음
고무튜브를 이용해서 두개의 주사기를 연결합니다. (고무튜브를 짧게 잘라서 연결)
그리고 주사기를 밀어 여러번 섞어 주면
부피가 줄어든 것을 확인 할 수 있습니다.
실험결과 진공이 될 줄 알았는데, 기포가 생기네요(?)
이유는 정확히 밝혀 내지 못했습니다. 어쨌거나, 섞인 액체의 양이 20ml 보다 줄어든 것을 확인할 수 있습니다.
기포가 기체의 용해도 때문에 생긴것이 아닌지 의심스러워 뜨거운 물로도 해봤는데 마찬가지로 기포가 생기네요.
물과 물끼리, 또는 에탄올과 에탄올끼리 할때는 기포가 생기지 않습니다. 따라서 주사기 연결부위로 공기가
새 들어가는 것도 아닌 것으로 보입니다.
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작년에 서울대 사범대학교 정대홍 교수님께 질문을 드린적이 있는데
이 주제를 가지고 대학원생들과 함께 연구를 하셨다고 합니다.
몇일전 연수에 오셔서 해답을 알려 주셨습니다.
3가지 가설을 가지고 검증을 하셨다고 하네요
첫째는 물과 에탄올을 섞으면 발열반응이므로 온도가 올라가서 물과, 에탄올이 증발한게 아닐까?
둘째는 물과 에탄올을 섞으면 발열반응이므로 온도가 올라가서 물과, 에탄올에 대한 기체의 용해도가 작아져서 물과 에탄올 속에 들어있는 공기가 나온게 아닐까
마지막으로 물과에탄올이 혼합이 되면 기체의 용해도가 작아지는게 아닐까?
실험결과 첫번째, 두번째 가설은 차이가 아주 미비하므로 원인이 아니라고 결론이 낳고
세번째 가설이 원인이었다고 합니다.
물과 에탄올의 혼합용액이 되면 공기(질소,산소)의 용해도가 훨씬 작아진다고 하네요
따라서 발생한 기체는 대부분 질소와 산소라고 보면 됩니다.
그리고 질소와 산소는 대부분 에탄올에 녹아있던 것이 나온것이라고 하네요.
깔끔하게 실험결과와 도표를 보여주시면서 정리해 주셔서 그동안 의문을 가지고 있던점이 말끔하게 해결되었습니다.
관련 논문은
http://kosss.org/html/sub02-03.asp
현장과학교육 2014년 8권 2호에 올라와 있습니다.
