【 실험 7 】구름을 마음대로 발생시키자
□ 목표
○ 구름이 발생하는 원리를 말할 수 있다.
○ 구름 발생 장치를 고안하고 언제든지 구름을 만들 수 있다.
□ 미리 생각해 보기
구름은 작은 물방울들의 집단이 높은 하늘에 떠 있는 상태를 일컫는다. 그것이 지표면 가까이에 떠 있으면 안개라고 한다. 높은 산에 오르면 구름인지 안개인지 모를 수많은 물방울들이 옷을 적시는 것을 경험한 사람도 있을 것이다. 그러므로 구름이나 안개나 다같이 작은 물방울들이 결집되어 있다는 점은 같다는 점을 미리 알아두자.
□ 준비물 : 삼각플라스크, ㄱ자 유리관이 꽃힌 고무마개, 주사기, 비닐관, 향연기, 스포이트, 물 조금
□ 활동과정
① 삼각플라스크에 스포이트로 물을 한두 방울 떨어뜨린 후 고무마개를 막는다.
② 그림과 같이 ㄱ자 유리관과 주사기 끝을 비닐관으로 연결한 후 햇볕이 잘 드는 곳에 놓아 플라스크 안의 물이 증발되도록 한다.
③ 향 연기를 조금 집어 놓고 고무마개를 막은 다음 주사기의 피스톤을 잡아당겨보자. 플라스크 안에는 어떤 일이 벌어지는지 관찰해보자
※ 햇볕이 없는 곳이거나 시간이 촉박하면 플라스크를 더운 물 속에 넣거나 가열하여 프라스크 내의 물이 증발되어 수증기로 변하게 한다(사실 공기 중에는 수증기가 포함되어 있으므로 물을 넣지 않고도 실험이 가능하다).
□ 과제 탐구
1. 플라스크에 물을 한 두방울 떨어뜨렸을 때와 그냥 했을 때 어느 쪽의 구름이 더 잘 발생하는가? 그 까닭은 무엇인가?
2. 향 연기를 조금 집어넣는 까닭은 무엇인가? 향 연기를 집어넣을 때와 그냥 했을 때 구름은 어느 쪽이 더 잘 발생하는가? 그 까닭은 무엇인가?
3. 주사기의 피스톤을 잡아당겼을 때 플라스크 내의 기압은 어떠해지는가? 이것이 구름의 발생과 어떤 관련이 있는지 이야기해 보자.
□ 참고 자료
공기가 위쪽으로 올라가게 되면 기압이 낮아져 부피가 늘어나게 된다. 공기의 부피가 늘어나면 기온이 낮아지게 되는데, 기온이 이슬점 아래로 떨어지면 공기 중에 들어 있던 수증기가 한데 엉기어 물방울이 된다. 이런 작은 물방울들이 모인 것이 구름이다. 구름이 생성되기 위해서는 기온이 이슬점 이하로 내려갈 때까지 공기가 상승해야 한다. ※구름의 생성 과정 : 불포화 공기의 상승 → 단열 팽창으로 냉각 → 상승 응결 고도에서 포화 응결 → 구름의 생성 (응결 고도 : 공기가 상승함에 따라 기온과 이슬점이 같아져서 응결이 시작되는 높이)
○ 자연상태에서 구름이 생성되는 경우는 다음과 같다.
가. 저기압 중심으로 공기가 모여들면서 상승할 경우
나. 산을 향해 바람이 불면서 산을 따라 공기가 상승할 경우
다. 태양열에 의하여 더워진 지표 부근의 공기가 상승할 경우
라. 찬공기가 더운 공기 밑을 파고 들면서 더운 공기를 상승시킬 경우
마. 더운 공기가 찬공기 쪽으로 이동하면서 찬공기 위로 상승할 경우
* 이와 유사한 실험을 해 봤습니다. 사진 기록을 남기지는 못했지만^^ : 구름(안개) 만들기
