삼각 플라스크 안에 샤를의 법칙을 이용하여 계란을 넣는 것은 고전적인 실험이다.
그런데 이 실험을 하려고 삶은 계란을 준비하는 것은 너무 낭비라는 생각이 들었다. 실험하고 먹을 수 있는 것도 아니고...
그래서 계란 대신 작은 물풍선을 이용하기로 했다.

 

너무 간단한 실험이라 금방 될 줄 알았는데 해보니 잘 되지 않는다. 역시 아는것과 하는 것은 다르다.

몇번 실패를 경험한 후에 성공할 수 있는 노하우를 공개한다.

1. 물풍선 크기가 너무 크면(계란 만하게 만들면) 실패할 확률이 높다. 동영상에 나온 것처럼 조금 작게 만드는 것이 좋다. 여러가지 크기로 만들어서 예비실험을 해보기 바란다.

2. 물풍선은 물이 든 물컵에 넣어 놓았다가 입구를 막는 것이 좋다. 그래야 물풍선 주변으로 세어나가는 공기를 막을 수 있어서 실험 성공확률이 높아진다.

3. 삼각플라스크안에 종이나 휴지를 하나 집어 넣으면 넣자 마자 불이 꺼져서 실패할 확률이 높다. 예전처럼 성냥개비를 사용하면 잘 안꺼질텐데..
  - 그래서 여러가지 시도끝에 동영상에 나온것처럼 A4용지를 얇게 잘라 반으로 접고 끝부분을 4가닥으로 잘라서 불을 붙여 집어 넣으니 성공확률이 높아 졌다.

물풍선을 사용하면 실험이 끝나고 다시 빼내서 재활용을 할 수 있어서 좋다.

물풍선이 들어가는 원리는

삼각플라스크 안에 불이 붙은 종이를 넣으면 플라스크 안의 온도가 높아진다. 그러면 플라스크 내부 기체의 부피가 팽창하면서 밖으로 빠져 나오게 된다. 이때 물풍선으로 올려 놓으면 불이 꺼진 플라스크 내부의 온도가 내려가면서 기체 부피가 감소하게 되는데 입구를 물풍선이 막고 있으니까 기압차에 의해 물풍선을 플라스크 내부로 밀어 넣게 되는 것이다. 즉 샤를의 법칙 때문에 일어나는 일이다.

Posted by 민서아빠(과학사랑)

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  1. 참치쌤 2018.09.03 09:31  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    영상의 실패한 큰 풍선을 어떻게 하면 모두 넣을 수 있을지 학생들에게 질문하는 것도 좋겠네요.
    계란보다 훨씬 좋은 실험인 것 같습니다. 감사합니다 ^^
    한가지 궁금한게 혹시 내부의 산소가 소모되어 내부 압력이 감소한 영향은 배제해도 되는 건가요?

    • 민서아빠(과학사랑) 2018.09.03 19:25 신고  댓글주소  수정/삭제

      산소가 소모되는 대신 이산화탄소가 발생하지요. 정확하게 따져 보지 않았지만 결국 기체분자수는 큰 차이가 없을 겁니다. 그리고 혹시 차이가 생긴다 해도 뚜껑이 열려 있기 때문에 기압차에 의해 다른 기체로 채워지게 될 겁니다.

  2. 니니 2018.09.25 20:01  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    선생님 궁금한점이 있는데요

    플라스크 안의 기체가 뜨거워졌다가 차가워지면 내부 기체의 운동속도가 감소해서 기체가 작용하는 압력이 작아지게 되고, 그로인해 바깥과 안의 기압차가 생겨서 물풍선이 안으로 밀려들어오는것 아닌가요?

    단순히 플라스크 내부기체의 온도가 낮아졌고 그로인해 부피가 줄어들면서 물풍선이 안으로 밀려들어온다고 설명해도 될런지... 즉 이 실험에는 압력의 개념도 들어가야 되는게 아닌지.. 궁금합니다ㅜㅜ

    샤를의 법칙은 압력은 일정하게 하고 온도와 부피의 관계를 설명하는 법칙인데, 이 실험에서는 기체의 압력도 변하니까 학생들에게 이 실험을 어떻게 설명해야 할지 모르겠습니다. 조언 부탁드립니다!

    • 민서아빠(과학사랑) 2018.09.25 20:10 신고  댓글주소  수정/삭제

      선생님 설명도 맞습니다. 샤를의 법칙을 정확하게 말하면 부피가 감소하는 이유는 온도가 내려가 입자의 운동속도가 느려지기 때문에 부피가 감소하는 거지요. 입자수가 늘거나 주는 건 아닙니다. 따라서 안과 밖의 기압차가 생기게 되고 그래서 풍선이 빨려 들어가는 겁니다.
      즉 샤를의 법칙에서 부피가 줄어드는 이유를 입자의 운동으로 이미 설명했기 때문에 이곳에서 자세하게 언급하지는 않았습니다.
      샤를의 법칙 가상실험 참고하세요
      http://sciencelove.com/2300