6회차, 고체의 열팽창, 전도와 대류

용어 정리

열팽창 heat expansion

전도 conduction

대류 convection

복사 radiation

사용한 기구

적외선 온도계 IR thermometer

바이메탈 bimetal

대류관 convection tube

연기대류통<?> smoke convection chamber

지난 시간에 온도계를 만들면서 액체의 열팽창을 확인했고 2L 물병을 냉동실에 넣었다 꺼내면서 기체의 열팽창을 확인했다.

이번 시간에는 고체, 딱딱한 물체가 뜨거워지면 어떻게 되는지 확인을 해봤다.

쇠공을 가열하면서 적외선 온도계로 온도를 계속 확인했다. 대략 120도를 넘어야 충분히 팽창해서 링을 통과하지 못했음

그리고 겉으로 보기에는 하나의 금속같지만 두 종류의 금속을 붙여놓은 바이메탈 bimetal을 이용해서 뜨거울 때 늘어나는 정도가 금속마다 다르고 그렇기 때문에 바이메탈은 뜨거워지만 한 쪽으로 휘어지는 것을 볼 수 있었다. 

잘 늘어나는 쪽과 잘 늘어나지 않는 쪽 중 어느 쪽으로 휘어지는지 확인할 수 있게 종이 두 장을 길게 다른 다음 한쪽 끝만 테이프로 서로 붙여준 다음 두 장 중 하나를 밀거나 당기면 전체가 어느 쪽으로 휘어지는지 확인하였고, 그 결과를 이용해서 바이메탈의 어느 쪽이 더 잘 늘어나는 금속이 붙어있는지 확인할 수 있었다.

반대로 차갑게 만들면 어느 쪽으로 휘어지는지 확인해 보려고 바이메탈을 냉동실에 넣어놨는데 깜빡하는 바람에 확인을 하지 못했는데.... 

뜨거움, 열이 어떻게 옮겨가는지 알아보기 위해 먼저 고체를 통한 전도 conduction와 액체와 기체의 대류 convection, 복사 radiation라는 열이 이동하는 세 가지 방법을 배우고 전도와 대류를 먼저 확인해봤다.

전도는 세 종류의 금속 막대와 클립을 이용해서 비교를 해봤다.

사진의 맨 위부터 황동 Brass, 구리 copper, 철 iron 막대이다. 바셀린을 이용해서 클립을 고정시킨 다음 버너를 켜서 가열을 했다.

 

그 다음 황동 막대와 유리 막대 하나를 이용해서 비교를 해봤다.

그래서 냄비 손잡이는 금속으로 만들지 않고 플라스틱이나 나무를 쓰고..
혹시나 불이 나서 대피할 때 문 너머에 불이 있는지 없는지 확인할 때는 나무로 된 문이 아닌 금속으로 된 손잡이에 손등을 대서 뜨거운지 차가운지 확인해야 한다는 것도 이해할 수 있었기를 바라며..

대류는 대류관 convection tube에 물을 채운 다음 한쪽만 촛불로 가열을 하면서
과망간산 칼륨 Potassium permanganate KMnO4을 넣어 뜨거워진 물이 위로 올라가 한 쪽으로 돌게 되는 것을 확인했다.

그 다음 연기대류통<?> smoke convection chamber를 이용해서 쉽게 구할 수 있는 모기향의 연기를 이용,
공기, 기체도 뜨거워진 것은 위로 올라가고 주변에서 다른 공기가 이동해 오는 것을 확인했다.

원래 이렇게 생긴 통에 두 개의 유리관이 있고, 두 유리관 중 하나의 아래에 초를 놓고 불을 켜도록 만든 실험기구이다.

이렇게 해서 기체도 뜨거워지면 위로 올라간다는 것을 확인한 다음..

초를 가운데에다 놓으면 어떻게 되는지 궁금해하길래 초를 옮겨봤다.

그랬더니.... 불이 약해졌음..

다음 차례는 복사.. radiation인데... 날씨가 좋은 날엔 햇빛을 이용해서 실험을 하면 되는데... 요새 자꾸만 흐리고 비가 온다고 해서
어쩌면 좋을까...