【 실험 9 】 병 속의 풍선이 커졌어요
□ 목표 : 플라스크 안에 풍선이 커지는 실험을 통해서 공기는 고기압에서 저기압으로 흐름을 이해할 수 있다.
□ 미리 생각해 보기
병의 주둥이보다 훨씬 큰 풍선을 병 속에 넣을 수 있을까? 억지로 밀어 넣지 않고 주둥이에 살짝 올려놓기만 해도 풍선이 쏙 들어가는 신기한 마술을 해 보자.
□ 준비물
둥근 플라스크, 풍선, 물, 알콜 램프, 삼발이, 안전철망, 수조, 면장갑
□ 활동 과정
① 둥근 플라스크에 물을 조금 넣고 가열한다.
② 면장갑을 끼고 플라스크 입구에 풍선을 끼운다.
③ 풍선이 작게 부풀 정도로 다시 가열한다.
④ 수조에 플라스크를 올려놓고 찬물을 부어 식힌다.
⑤ 풍선이 어떻게 되는지 관찰한다.
□ 과제 탐구
1. 풍선이 왜 플라스크 안으로 빨려 들어갔을까?
2. 식은 플라스크 안은 저기압일까? 고기압일까?
3. 사이다 병에 삶은 메추리알을 집어넣을 수 있을지 이야기 해 보자.
□ 참고 자료
○ 풍선이 빨려들어 가는 이유
물이 가열되어 수증기로 변하면 부피가 엄청나게 늘어난다. 예를 들어 물 1㎖를 가열하면 수증기의 부피는 약 1000～1800㎖ 정도로 늘어난다. 플라스크에 풍선을 씌우고 가열한다면 풍선이 엄청나게 부풀어 오른다. 가열을 멈추고 장갑을 낀 손으로 플라스크 주둥이에 풍선을 씌워 변화를 관찰한다. 가열을 멈추면 플라스크 안의 수증기는 점점 식으면서 부피가 줄어들고 공기가 거의 없는 진공 상태가 된다. 즉 플라스크 안과 바깥쪽의 압력차로 인해 압력이 낮은 플라스크 속으로 풍선이 빨려 들어간다. 이를 다시 가열하면 물이 수증기로 변하면서 부피가 늘어나 풍선이 또 다시 부풀어 오른다.
○ 압력밥솥에 밥을 하면 밥이 빨리 되는 까닭
물이 끓는 온도를 끓는점이라고 하는데 물의 끓는점은 우리가 생활하는 1기압의 조건에서 100℃이다. 그런데 외부의 기압이 달라지면 물의 끓는점에도 영향을 미친다.
높은 산에서 밥을 하면 분명히 끓었는데도 밥알이 푹 익지 않고 설익는다. 그것은 높은 산에서는 산 아래보다 기압이 낮아서 물이 100℃보다 낮은 온도에서 끓기 때문이다. 반대로 기압이 높아지면 물은 100℃보다도 더 높은 온도에서 끓을 수 있다.
압력솥도 바로 그러한 원리를 이용한 것이다. 압력솥은 뚜껑이 밀폐되어 있어서 물이 끓어서 된 수증기가 밖으로 빠져나가지 못하고 밥솥 내부에 모이게 된다. 시간이 지날수록 밥솥 내부의 압력은 상승하고 물의 끓는점도 높아진다. 조리하는 온도가 높으므로 음식을 익히는데 걸리는 시간도 단축된다. 따라서 압력밥솥에서는 일반 냄비보다 빨리 조리될 뿐만 아니라 수증기가 음식 깊숙이 침투하므로 맛도 훨씬 좋다.
