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중학교 1학년 과학/4단원(기체의 성질)49

브라운 운동 가상실험2 p5js로 만들어 본 브라운 운동 입니다 스마트폰 화면에서도 전체화면으로 볼 수 있다. 그동안 해결하지 못한 몇가지 문제점(전체화면으로 했을때 클릭위치가 잘 맞지 않던 문제)을 해결해서, 스마트폰이나 태블릿에서도 전체화면으로 실험이 가능하다. ----- 스코틀랜드 식물학자 로버트 브라운이 물에 띄운 꽃가루 입자를 관찰하던 중, 꽃가루 입자가 물위를 끊임없이 불규칙적으로 운동하는 현상을 관찰했고, 그 이유가 주변에 액체 분자들의 끊임없는 운동에 의한 충돌 때문이라는 것을 밝혀졌다. 기체나 액체속에 부유하는 물질에서 관찰되는 운동이다. 보통 실생활에서 물위에 떠 있는 큰 물체의 경우 브라운 운동을 관찰하기 쉽지 않다. 주변 액체 분자들이 충돌해도 큰 물체는 질량이 크기 때문에 거의 반응하지 않기 때문이다. .. 2022. 2. 9.
액체질소를 이용한 풍선크기 변화 - 샤를의 법칙 새롭게 시도해 본 샤를의 법칙 기존에는 액체질소에 풍선을 넣어서 풍선크기를 줄이는 실험을 했었다. 그런데 그럴 경우에는 풍선을 액체질소에 접촉하거나 담가야 한다. 항상 뭔가 조금 아쉬웠다. 그래서 이번에는 새로운 방법을 생각해 내서 시도해 보았다 알루미늄 캔에 풍선을 불어서 씌우고 알루미늄 캔만 액체질소에 담그는 방법이다. 풍선이 액체질소와 접촉없이 풍선이 작아지거나 커지는 것을 확인할 수 있다. 그냥 동그란 풍선되신 캐릭터가 들어가 있는 풍선을 사용하니 보기가 더 좋다. 누구나 다 하는 실험이지만 왜 그렇게 해야 할까 고민하다 보면 새로운 방법이 생각난다. 알루미늄캔 하나를 추가했을 뿐인데 샤를의 법칙에 대해 설명할때 더 보기가 좋다. 동영상 앞부분을 생략하면 또다시 초능력자 행세를 할 수 있다. ^^ 2019. 10. 23.
공기주입기 이용한 다양한 기압실험 - 기체의압력 얼마전 구입한 공기주입기를 기압 실험에 적용해 보았다. 충전해서 사용할 수 있고 힘들게 펌프질을 하지 않아도 된다. 과학 실험 할 때 펌프대신 사용해 보았는데 압력은 10기압까지 나와 만족스럽지만, 공기가 주입되는 속력은 생각보다 많이 느리다. 펌프를 사용하지 않아도 자전거 바퀴에 바람을 넣거나, 자동차 바퀴에도 바람을 넣을 수 있다. 고민하다 공기주입기로 할 수 있는 몇가지 실험을 고안해 보았다. 1. 주사기 피스톤 발사하기 - 50mL 주사기 끝에 공기주입기를 연결하면 압력에 의해 피스톤이 밀려 나가다가, 마지막에 잠시 버티다가 피스톤이 발사된다. 어쩔때는 상당히 강하게 버틴다. 이때는 조심해야 한다. 피스톤 발사되는 위력이 상상을 초월한다. 교실 유리창 깰 뻔했다. 잘 발사되지 않으면 피스톤을 움직.. 2019. 9. 3.
나비 로봇을 이용한 기체입자 모형 설명 - 기압, 압력 기체의 압력을 가르치고 있었는데 예전에 구매해 둔 나비 로봇 인형을 보게 되었다. 전원을 켜고 병을 건드리면 나비 인형이 날아 다닌다. 기체의 압력을 설명할때 입자가 용기벽에 충돌해서 생긴다고 이야기 한다. 입자는 눈에 보이지 않기 때문에 입자모형으로 쇠구슬을 페트병에 넣고 흔들기도 하고, 다양한 예를 들기도 하는데 오늘은 나비 로봇 인형을 활용했다. 나비 인형이 유리병 벽에 충돌하는 것을 보여 주면서 기체 입자들도 눈에 보이지 않지만 이렇게 날아다니면서 충돌해서 기체의 압력이 생긴다. 만약 병안에 나비가 1마리가 아니라 1000마리가 들어 있다면? 용기벽에 생기는 압력은 훨씬 커 질 것이다. 그런데 이 나비들을 교실에 풀어 놓는다면 같은면적의 교실유리창에 생기는 압력은 용기벽에 생기는 압력과 같을까? .. 2019. 9. 2.
<수업설명팁> 손소독제를 이용한 증발과 확산 입자의 운동에서 증발을 이야기 할때 소독용 에탄올을 손등에 조금씩 발라주곤 했다. 그런데 오늘 수업을 하려고 보니 에탄올이 보이지 않았다. 과학실에 가지러 가기엔 시간이 촉박해서 망설이다 보니 여름에 신과수에서 만든 손소독제가 보였다. 그래서 손소독제를 대신 가지고 수업에 들어갔다. 다행히 내가 가지고 있는 손소독제는 향이 나는 제품이었다. 입자의 운동에 대한 설명과 확산과 증발에 대한 설명을 하고 학생들 손바닥을 내밀게 한 다음 돌아다니면서 젤 형태의 손소독제를 손에다 발라 주었다. 그리고 문지르게 했다. '자! 지금 발라준 손소독제에서 증발과 확산현상을 찾아 봐라' 손을 문질렀을때 향기가 나는 것은 확산이고, 잠시후 손에 바른 손소독제가 마르는 것은 증발이다. 너무나 간단하게 증발과 확산을 설명할 수.. 2019. 8. 22.
기체의 확산과 증발 가상실험 앱 - 스마트폰용 기체의 확산과 증발과 관련된 가상실험 앱을 2가지 만들었다. 수업시간에 학생들이 설치해서 옵션을 바꾸어 가며 가지고 놀다보면 자연스럽게 기체의 분자운에 의한 확산과 증발을 이해하게 될 것이다. 학생들에게 어떻게 제시하는 지는 맨 아래 링크 참고 앱은 플레이 스토어에서 확산 가상실험으로 검색하면 찾을 수 있다. 교과서에 나오는 암모니아수 확산과 증발 가상실험은 아래 링크에서 https://play.google.com/store/apps/details?id=air.com.sciencelove.diffusionammonia 교실에서 향수가 퍼져 나가는 확산은 아래 링크에서 https://play.google.com/store/apps/details?id=air.com.sciencelove.diffusioncl.. 2019. 1. 25.
보일의 법칙과 샤를의 법칙 가상실험 앱 - 스마트폰용 보일의 법칙과 샤를의 법칙을 스마트폰에서 할 수 있도록 앱으로 만들었다. 앱은 학생들이 사용한다고 가정하고 처음에는 입자모형이 나타나지 않는다. 나타나는 결과만 보고 실제 실험처럼 데이타를 적어가며 직접 그래프를 그려보게 할 수도 있다. 입자보이기를 누르면 입자 모형을 확인할 수 있고, 사람 모형을 누르면 입자가 사람으로 바뀌어 움직이는 것을 볼 수 있다. 쉽게 설명하기 위해서 처음에 입자는 위 아래로만 움직인다고 가정하자. 그리고 온도가 일정하다면 충돌하는 횟수가 많을수록 내부 압력이 커진다고 생각하면 된다. 앱은 플레이스토어에서 설치할 수 있다. 보일의 법칙 가상실험 https://play.google.com/store/apps/details?id=air.com.sciencelove.boyleslaw.. 2019. 1. 23.
가압용기를 이용하여 캔 찌그러 뜨리기(보일의 법칙) 가압용기를 이용하여 외부 압력을 2기압으로 키우면 뚜껑을 닫은 캔은 찌그러 들까? 이전 실험에서 커피캔 내부를 진공으로 만들면 캔이 찌그러드는 실험을 한 적이 있다. 이는 커피캔 내부와 외부가 1기압차이가 나기 때문에 기압차에 의해 일어나는 현상이다. http://sciencelove.com/2295 그렇다면 같은 방법으로 커피캔을 뚜껑을 닫아 가압용기 안에 넣고 용기안 압력을 2기압으로 증가시킨다면 커피캔 내부는 1기압 외부는 2기압이 되어 압력차이가 1기압이 되니까 똑같이 찌그러 들지 않을까? 일단 영상을 보자. 그래서 실험을 해 보았다. 예상대로 커피캔은 찌그러 들었다. 하지만 내부를 진공으로 만들었을때 보다는 덜 찌그러 든다. 왜 그럴까? 학생들에게 질문을 던져 보고 생각하게 하면 좋을 듯 하다... 2018. 9. 20.
힘이나 압력을 가했을때 기체와 액체의 부피는 변할까? 가압펌프(정식명칭 : 단열변화 실험장치)를 이용하여 기체와 액체의 부피변화를 관찰해 보았다. 가압펌프에 물풍선과 공기를 넣은 풍선을 넣고 압력을 가하면 기체가 들어있는 풍선은 작아지지만 액체가 들어있는 풍선은 부피가 변하지 않는다. 바로 눈으로 확인할 수 있어서 좋다. 추가 실험으로 끝이 막힌 주사기를 가지고 같은 실험을 해 볼 수 있다. 많은 학생이 외부압력이 증가하면 주사기 피스톤이 움직일거라 생각하지 않는다. 실험을 통해 물이든 주사기와 공기가 든 주사기의 부피가 압력에 따라 어떻게 변하는지 확인할 수 있다. (실험실에 같은 크기의 주사기가 없어서 어쩔수 없이 크기가 다른 주사기를 사용했네요. ^^) 예전에 감압용기를 가지고 했던 실험은 아래 링크 참고 http://sciencelove.com/98.. 2018. 9. 17.
샤를의 법칙 이용하여 플라스크에 계란 대신 물풍선 넣기 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.. 2018. 8. 31.
샤를의 법칙 가상 실험 프로그램 샤를의 법칙 관련 가상 실험 프로그램이다. 온도를 올려가며 부피가 어떻게 변하는지 살펴 볼 수 있다. 실제 현상을 재현시켰기 때문에 정확하게 맞지 않는다. 이유는 입자수가 너무 적고, 또 입자의 크기가 너무 크기 때문이다. 그래프를 보이지 않게 하고 앞에서 실험을 보여 주면서 학생들이 가상실험의 값을 참고하여 교과서나 학습지에 그래프를 직접 그려보게 해도 좋다. 활용방법은 아래 보일의 법칙 가상실험 프로그램과 같다. 자세한 설명은 보일의 법칙 가상실험 프로그램 참고 http://sciencelove.com/2300 설치 없이 웹상에서 바로 실행되는 가상실험 프로그램은 아래 링크 참고 http://sciencej1.cafe24.com/html5/charleslaw/charleslaw.html 학생 제공용 .. 2018. 8. 27.
보일의 법칙 가상 실험 프로그램 보일의 법칙을 설명하기 위해 만든 가상 실험 프로그램이다. 단순하게 보여주는 것이 아니라 실제 시뮬레이션 결과를 보여주는 프로그램이다. 학생들로 하여금 실제 실험하는 것처럼 화면을 보고 그래프를 그려보게 해도 좋을 듯 하다. 이 실험에서 변하는 부피는 실제 입자의 충돌에 의해서 나타나는 부피이다. 입자수가 적기 때문에 부피가 변하는데 시간이 많이 걸리고, 실제 실험값과 약간의 오차도 발생한다. 오차가 발생하는 이유는 입자의 숫자가 너무 적고, 또 표현된 입자의 크기가 너무 크기 때문이다. 보일의 법칙 실험에서 입자의 운동속도는 변하지 않는다는 것을 표현하기 위해 처음 시작하면 입자가 위 아래로 일정한 속도로 움직이게 했다. 외부압력을 높여 부피가 줄어 들어도 입자의 운동속도는 변하지 않는다. 실제입자운동.. 2018. 8. 27.
기체 입자의 운동 모형 초고속 촬영해서 기체의 압력 설명 기체분자운동 실험장치를 이용해서 분자(입자)운동에 대해 설명하곤 한다. 이번에 갤럭시S9 슈퍼슬로우모션(초고속 촬영)을 이용해서 실험장치에 실제 정확하게 볼 수 없었던 쇠구슬의 움직임을 촬영해 보았다. 그냥 볼때 보다 더 실감이 난다. 이제는 쇠구슬이 입자가 운동하는 것처럼 상단피스톤에 충돌하는 것을 정확하게 확인시켜 줄 수 있다. 실제 실험을 보여 줄 때 함께 보여주려고 초고속촬영해서 동영상으로 만들어 보았다. 실제 수업시간에는 다음과 같이 사용한다. 수업시간에는 주사기와 실험장치를 함께 가지고 들어가서 우선 주사기만 가지고 질문을 한다. '선생님이 끝이 막힌 주사기를 눌렀다 놓으면 어떻게 될까? 언제까지 밀려 올라올까? 반대로 피스톤을 잡아 당겼다 놓으면 어떻게 될까? 언제까지 끌려들어 갈까? 그렇다.. 2018. 8. 21.
기체의 압력을 이용하여 음료봉지로 총 만들기 급식실에서 후식으로 나오는 제품들을 먹고 버릴때 보면 후식을 담았던 통이나 봉지가 아까울때가 많다. 그래서 늘 후식이 나올때 마다 후식을 담았던 용기를 관심있게 보곤한다. 어제 점심에는 주스가 나왔는데 얼려먹기도 하는 주스라 그런지 봉지가 튼튼해 보였다. 요즘 기체의 압력을 가르치고 있는데 봉지를 이리 저리 살펴보다 좋은 아이디어가 떠 올랐다. 에어로켓 발사장치 처럼 사용이 가능해 보였기 때문이다. 그래서 급식실에서 먹고 남은 봉지를 걷어서 물로 깨끗이 씻은 다음 기체의 압력을 이용한 총을 만들어 보았다. 음료봉지에 바람을 불어 넣은 다음, 입구를 화장지로 막았다(너무 깊게 꽉 막으면 발사되지 않는다.) 화장지는 총알이 될 것이다. 화장지 모양을 스카치테이프로 잘 꾸미면 강력한 총알이 된다(그런데 위험하.. 2018. 8. 18.
캔 찌그러 뜨리기 (기압 이용) 기체의 압력에서 기체 입자의 운동을 설명하다가 대기압을 이용한 캔 찌그러뜨리기를 보여 주었다. (계속 개선해서 지금은 철재스탠드 대신 스마트폰 거치대를, 알콜램프 대신 고체연료를 사용해서 실험이 훨씬 간편해 졌다) 기존에 캔 찌그러뜨리기는 캔에 물을 넣고 가열한 다음 수조에 거꾸로 담가서 캔이 찌그러지는 것을 보여주는 방법이 있다. 그런데 그렇게 하면 학생들이 수압때문에 찌그러 졌다고 주장을 한다. 그래서 물에 넣지 않고 찌그러 뜨리는 방법을 연구했다. 최근에 판매되는 캔 커피는 뚜껑이 있는 캔 커피가 있다. 이런 캔커피를 이용하면 물에 넣지 않아도 뚜겅을 잘 닫는 것 만으로도 공기중에서 캔이 찌그러지는 것을 보여 줄 수 있다. 아주 간단하게 기압에 의해 캔이 찌그러지는 것을 시연할 수 있고, 특히 공기.. 2018. 8. 17.
<수업설명팁> 확산을 학생이 입자모형이 되어 생각하기(프로그램 포함) 교실에서 향수냄새가 퍼져 나가는 것을 설명할 때 학생들을 최면을 걸어 입자 모형으로 만든다. 자! 너희들은 선생님의 신호에 따라 모두 입자가 된다. 레드 썬! 입자가 되었으면 어떻게 해야 하지? 그렇지 끊임 없이 스스로 운동해야 한다. 흐물 흐물 제자리에서 춤을 추거나 돌아다녀야 한단다. (일부 학생은 일어나서 돌아다니며 소란스럽게 한다. - 입자운동을 제대로 표현하고 있다.) 자 다시 원래 사람으로 돌아와라. 레드 썬! - 모두 정지해야 겠지 입자가 되는 최면을 몇번 반복하면 활발히 움직이는 친구와 그렇지 않은 친구의 차이도 설명해 줄 수 있다. 온도가 높은 입자는 에너지가 많아서 운동이 활발하다.(교실에 에너지가 많은 친구들 때문에 걱정이다. ㅠㅠ) 선생님이 너희들을 교실 한쪽 구석으로 모아 놓을 거.. 2018. 8. 16.
송풍기로 페트병 띄우기(베르누이 원리 이용) 송풍기를 이용하면 페트병 과 다양한 물체를 공중에 떠 있게 할 수 있다. 이는 베르누이 원리 때문에 가능한 일이다. 보이지 않는 기체 입자를 설명하려고 수업시간에 활용하였다. 4단원 기체의 성질과 연관짓기에는 조금 어색하지만 그래도 깊이 들어가지 않고 우리주변에 눈에 보이지 않는 기체입자들이 존재한다는 것을 이해시키는 것으로 만족한다. 학교에 있는 다양한 페트병을 송풍기를 이용하여 띄워 보았다. 골프공, 작은 원형 페트병, 조금 큰 원형 페트병, 일반페트병 그냥 띄우면 너무 가벼워서 날아가기 때문에 조금 무겁게 만들기 위해서 페트병 안에 물을 조금씩 넣었다. 나중에 페트병을 팽이처럼 돌려 주니 떠있는 모습이 더 근사하게 보인다. 기체는 눈에 보이지 않지만 우리 주변에서 다양한 영향을 미치고 있다. 베르누.. 2018. 8. 16.
스털링엔진(기체의 온도와 부피와의 관계) 기체의 온도가 올라가면 부피가 커진다는 것을 이용하여 만든 스털링엔진이다. 샤를의 법칙을 수업하고 나서 이런건 배워서 어디에 써요? 라고 질문이 들어올 때 기체의 온도와 부피관계를 이용해서 만들어진 스털링엔진을 실생활 예로 보여 주려고 한다. 스털링기관은 한쪽은 가열해서 기체의 부피를 팽창시키고, 한쪽은 냉각 시켜서 기체의 부피를 감소시키는 현상을 반복 이용해서 만든 엔진이다. 외부로부터 기체가 유입되거나 빠져 나가는 것이 아니고, 증기기관처럼 물을 끓이는 것도 아니다. 스털링엔진은 외연기관으로 내연기관에 비해 조용하고, 연료에 제한을 받지 않기 때문에 최근에 다시 각광을 받고 있다고 한다. 처음에 원리를 파악하는데 쉽지 않았다. 이런걸 생각하고 만들어낸 사람이 대단하게 느껴질 뿐. 방학때 해외구매를 통.. 2018. 8. 14.
기체의 확산과 증발 (암모니아) 가상 실험 개정교육과정에 나오는 페놀프탈레인을 이용해서 암모니아 확산을 확인하는 실험을 가상실험으로 만들어 보았다. 페트리접시에 페놀프탈레인 용액을 1방울씩 원형으로 떨어뜨리고 중심에 암모니아수를 떨어 뜨리면 암모니아 기체가 확산하면서 페놀프탈레인과 만나 붉은색으로 변하는 것을 확인할 수 있다. 가상실험을 만들면서 몇가지 요인을 추가하였다. 1. 입자 모형을 보이거나 보이지 않게 할 수 있다. - 실제 실험에서는 기체 입자가 보이지 않는다. 입자 모형을 보이지 않게 해서 실제 실험처럼 확인할 수 있다. 2. 진공상태에서 어떻게 될지 예측해 볼 수 있다. - 암모니아 입자는 공기입자와의 충돌로 브라운 운동을 하게 된다. 만약 진공이 되면 직선운동을 하게 될 것이다. 3. 확산을 누르면 이미 암모니아 기체상태로 존재하.. 2018. 8. 12.
삼각플라스크에 풍선 넣기(기압이용) 삼각플라스크에 풍선을 넣는 실험을 해 보았다. 그냥 단순히 풍선이 들어가는게 아니라 아래 사진처럼 풍선이 삼각플라스크안을 꽉 채우는 것이 목표다. 이론적으로는 너무 간단한 실험인데 실제 해보니 쉽지 않다. 처음에는 12인치(30cm) 짜리 풍선을 사용했는데 계속 실패했다. 그래서 16인치(40cm) 풍선을 사용했다. 간단한 실험이라고 생각했는데, 10번 정도 시도해서 계속 실패만 했다. 풍선을 완전하게 삼각플라스크에 집어 넣는 것이 생각처럼 쉽지 않다. 실패한 이유를 생각해 보니 1. 풍선의 크기가 너무 작아서 그런 것으로 보인다. (그래서 16인치(40cm)풍선을 새로 구입했다) 2. 서서히 압력이 줄다 보니 풍선이 먼저 오므라 들면서 생각처럼 삼각플라스크 안으로 빨려 들어가지 않는다. (가장 많이 팔.. 2018. 7. 30.