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‘하’와 ‘호’의 차이에서 구름까지
조회 10,410 2014.12.23 신고

탐구 목표

단열팽창에 의한 온도변화를 실험해보고 공기의 상승으로 인한 구름이 만들어지는 과정으로 이해한다. 

 

탐구 레벨

중3

 

탐구 요약

공기의 상승으로 인해 높은 곳에서 구름이 만들어질 때 공기의 단열팽창으로 인한 온도의 하강이 있음을 실험으로 확인해본다. 구름이 만들어지는 과정을 이해한 후 기상재해에 대처하는 방안을 모색하는 능력을 길러본다.


준비물

- 페트병, 펌프, 온도계, 향연기 등


하와 호 입김의 차이 

추운 날 손이 시려우면, 하 하고 입김을 불어요. 따뜻해져요.
뜨거운 국물을 마시려면 호 하고 입을 오므려 불어요. 국물이 빨리 식어요.
그런데 같은 입에서 나오는 하와 시원한 호는 단지 기분의 차이일까요? 온도의 차이가 있는 것일까요?
자, 그럼 이제부터 입김의 숨은 비밀을 풀어볼까요?


하와 호의 차이점은 무엇일까요? 

손바닥에 입을 크게 벌려 하 하고 입김을 불어보세요
이번엔 손바닥에 입을 오므려 호 하고 입김을 불어보세요
문제 1-1 '하'와 '호' 두 입김의 따스함의 차이를 느껴보세요. 어떤 차이가 있나요?
문제 1-2 입김을 부는 방법에 따라 온도의 변화가 다르게 나타나는 이유는 무엇일까요?
이와 유사한 기체의 온도변화 방법을 좀 더 알아보아요.


페트병 속의 변화는 왜 생길까요? 

빈 페트병에 물과 향 연기를 조금 넣고 밀폐시킨 후, 손으로 꾹 눌러 압축시켜요. 반대로 누른 손을 떼고, 페트병을 팽창시켜요. 어떤 변화가 생기는지 관찰해보세요.
문제 2-1 페트병 속에 무슨 변화가 생겼나요?
문제 2-2 뿌옇게 보이는 것은 무엇일까요? 수증기일까요? 물방울일까요?
문제 2-3 페트병 속 공기의 부피변화와 관련지어 생각하면서 페트병을 압축 팽창시킬 때 일어나는 변화를 설명해보세요.
지금까지 입김과 페트병 실험에서 기체의 압축과 팽창이 온도변화의 원인인 것을 알았어요.


실험실에서 구름 만들기 

구름은 하늘에 떠 있는 작은 물방울과 얼음 조각들이에요.
높은 하늘에서 수증기가 물방울과 얼음으로 바뀌는 과정은 바로 구름이 만들어지는 과정이에요. 그럼 먼저 실험실에서 구름을 만들어볼까요?
이 실험에서는 피즈키퍼, 일명 탄산음료 병마개라 불리는 것이 필요해요.
이 마개는 펌프가 있어 공기를 넣어주면서 압축시켜 탄산음료 속 이산화탄소가 날아가지 않게 해주어요.
빈 페트병에 온도를 측정할 수 있는 온도테이프를 넣고 피즈키퍼로 막은 후, 펌프로 공기를 압축시키면서 페트병 속 변화를 관찰하고 온도를 측정해 보세요. 그 다음 마개를 열어 공기를 팽창시키면서 페트병 속 변화를 관찰하고 온도를 측정해 보세요.
마개를 열고 향 연기를 조금 넣고 같은 방법으로 실험을 해보세요.
문제 3-1 페트병 속 공기가 팽창되면 온도는 어떻게 변했나요?
문제 3-2 뿌옇게 흐려지는 이유는 무엇일까요?
문제 3-3 페트병 속이 더 뿌옇게 변했던 경우는 무엇이었나요?


심화활동

이른 아침, 인천공항 주변에 짙은 안개가 끼었어요.
비행기가 뜨기 위해서는 안개가 걷혀야 되는데 안개를 빨리 없앨 수 없는 방법이 없을까요?
오랜 가뭄으로 농작물들이 타들어가고 식수원이 고갈되고 있어요.
인공으로 비를 내리게 할 수 있는 방법이 없을까요?
이번 탐구활동으로 공기의 상승으로 구름이 만들어질 때 부피팽창으로 인한 온도 하강이 있어야 함을 알 수 있었어요.
부탄가스를 사용하면 가스통 표면이 차가워지는 것도 가스의 부피가 급격히 팽창하면서 온도가 하강하는 같은 원리에요.


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