용해도 곡선 가상 실험 프로그램(수업설명팁 포함)

용해도 곡선 가상 실험 프로그램입니다

링크에 접속하셔서 실행시키면 됩니다 

https://sciencej1.cafe24.com/html5/solubilitycurve/

기존에 만들었던 컴퓨터용 용해도 곡선 가상실험을 웹용으로 다시 만들었다.

링크 주소만 주면 태블릿에서도 바로 실행이 가능하다. 

교실에서 설명할 때 가장 많이 사용하는 방법중에 하나가 교실안에 의자와 앉을 수 있는 사람수를 가지고 비교하는 것이다.

그래서 모형 바꾸기를 누르면 의자와 사람모형이 나타나도록 추가하였다.

 

<2023.11.10 추가>

아래 설명하는 예시를 추가로 만들었다. 이제 검은색 버튼을 선택하고 설명하면 된다. 

제가 수업시간에 설명하는 방법입니다.

용해도 수업 할때 학생들에게 용해도(교실의 의자갯수=최대한 들어올 수 있는 학생수)와 용질(실제 학생수)로 비교해 주곤 합니다.

 

중요한 것은 2가지다

온도를 알면 우리교실의 용해도(최대한 들어올 수 있는 학생수 = 교실에 놓여있는 의자 수)를 알 수 있다는 것이다.

 

교실의 온도만큼 학생이 교실에 들어갈 수 있다고 가정하자 

또는 교실의 온도만큼 교실에 의자가 배치되어 있다고 가정하자. 

1반 교실 온도가 20도라면 최대 몇명 들어갈 수 있지? ( 20명요 )  (의자 20개요)
2반 교실 온도가 30도라면 최대 몇명 들어갈 수 있지? ( 30명요 )
우리 3반 교실 온도가 40도라면 최대 몇명 들어갈 수 있지? ( 40명요 )

 

이런식으로 각 교실에 온도를 알면 그 교실에 몇명이 들어갈 수 있는지(의자가 몇개 있는지) 를 알게 하면서 온도와 용해도의 관계를 이해시킨다. 이때 주의할 점은 최대한 들어올 수 있는 인원이지 실제 들어와 있는 학생이 아니라는 점을 강조한다.

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실제로 모든 교실에는 학생이 30명씩 들어가 있어 온도가 40도인 우리교실안은 어떤 모습일까?

(의자가 40개인데 30명이 들어있으니 아직 10명이 더 들어올 수 있어요)

그럼 몇% 들어와 있는 거지? (75%요 더 들어올 수 있으니까 불포화 네요) 

 

그렇다면 온도가 20도인 1반 교실에는 어떤 일이 생길까?

(20명은 의자에 앉지만 10명은 앉을 자리가 없겠네요)

 

나머지 10명은 앉지 못하니까 어떻게 될까?(뒤에 가서 서있어야 해요)

그렇지 결국 10명은 교실에 녹아들어가지 못하고 뒤에 서있어야 해. 즉 석출 되는 거지. 가끔 물에 녹지 않고 있는 설탕을 본적 있지? 그건 물에 더이상 녹을 수 없기 때문에 가라앉아 있는 거야.

 

온도가 30도인 2반 교실은? (의자 30개 학생 30명이니까 포화상태가 되네요)

그렇지

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자 그럼 문제를 내보지

현재 교실온도 30도 실제 들어와 있는 학생은 20명이라고 가정했을때 포화상태로 만드는 방법은?

(학생수를 10명 늘려 주거나, 아니면 교실 온도를 20도로 내리면 되겠지요.)

그렇지

만약 교실온도를 10도로 내리면?

(학생이 10명 밖에 못들어가니까 나머지 10명은 석출되겠네요)

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자 5반 교실 온도 15도 학생은 20명 어떤 일이 생길지 설명해 봐라

15도면 의자가 15개 즉 15명 들어갈 수 있으니까. 5명은 서 있겠네요.

 

이런식으로 이해하면 되. 즉 온도를 알면 최대한 녹아들어갈 수 있는 용질의 양 즉 용해도를 알아낼 수 있지

그런데 용해도는 물질의 특성인거 알지? 물질마다 온도에 따른 용해도가 다르거든

지금처럼 10도에 의자 10개, 20도에 의자 20개가 아니라 물질마다 온도에 따라 들어가는 의자수가 다 달라

그래서 과학자들이 물질마다 온도에 따른 의자갯수(?) 를 알려주는 그래프를 만들어 놓았어.

그게 용해도 곡선 그래프야

 

이제는 온도 10도 그러면 의자 10개가 아니라 물질마다 그래프를 보고 의자가 몇개들어갈 수 있는지 찾아 내면 된단다.

나머지는 방금 우리가 한 것 과 똑같이 하면 되.

 

참 쉽지?

 

간단하게 추가 설명하면

온도에 따라 용매 100g 에 최대한 녹을 수 있는 용질의 양이 정해 진다. 이것이 용해도다. 용해도는 실제 녹아 있는 양이 아니라 실제 최대한 녹일 수 있는 양이다. 

따라서 학생들에게는 온도에 따라 녹을 수 있는 양이 정해진다고 설명하면 된다. 그걸 쉽게 설명하기 위해서 모형 바꾸기를 눌러 온도에 따라 교실에 의자수가 달라진다고 이야기 한다.

그리고 실제 녹아있는 용질의 양은 교실에 들어와 있는 학생 수가 된다.

그럼 설명하기 쉽다. 온도를 보고 우리교실에 들어올 수 있는 용해도를 알아내고, 실제 교실에 들어와 있는 학생수를 알고 있으면, 현재 포화상태인지, 불포화 상태인지

몇명이 더 들어와야 포화가 되는지, 온도를 몇도 내리면 포화가 되는지 쉽게 직관적으로 알 수 있다.

 

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<추가 수업 팁>

재결정 설명을 할 때 용해도 곡선 가상실험 프로그램을 화면 양쪽에 2개 띄워 놓고 설명을 하면 편하다.

아래 그림을 주고 아무 설명없이 관찰한 결과 선생님이 말하고자 하는 건 뭘지 찾아보게 한다.

물질A는 90도에서 10도로 온도를 내렸을 때 많은 양이 석출 된다.

물질B는 불순물이라 조금만 들어있었기 때문에 온도를 내려도 석출되는 것이 없다. 

즉 재결정이란 적은양의 불순물이 섞여 있는 고체 물질을 용매에 녹인 다음 용액의 온도를 낮춰 순수한 고체 물질을 얻는 방법이다.

그림처럼 물질A에 불순물이 물질B가 조금 들어있는 고체혼합물을 높은 온도에서 용매에 녹인 후, 온도를 내려 주면 순수한 물질A만 석출해 낼 수 있다.

또 온도에 따른 용해도차이가 큰 물질이 잘 석출된다는 것도 알 수 있다.

정답을 맞추지 못하더라도 그림을 보고 다양한 이야기를 하게 하면 좋다.  

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<참고자료>

 

수업시간에 활용하는 방법은 아래 링크에 있는 수업설명팁을 읽어 보세요.

포화수증기량 설명하는 것과 똑같은 방법으로 설명하면 된다.

포화수증기량 대신 용해도로, 현재수증기량 대신 용질의 양으로 바꿔서 설명하면 된다.

https://sciencelove.com/1989

<수업설명팁> 포화수증기량 상대습도 설명방법

 

 

 

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플레이 스토어에서 용해도 곡선 으로 검색하거나 아래 링크에 가면 다운 받을 수 있다.

https://play.google.com/store/apps/details?id=air.com.sciencelove.solubilitycurve

 

컴퓨터용 프로그램 및 교실에서 의자와 학생들의 관계를 이용하여 쉽게  설명하는 방법은 아래링크 참고

https://sciencelove.com/1259

용해도 곡선 가상실험 프로그램 1.5