이번에는 구글 클래스룸을 활용해 아이들이 ppt를 수정 편집하여 만들어가도록 하지 않고 교사의 주도로 실험을 하고 아이들 마음대로 변형을 하고 과학적 원리를 알아보는 활동으로 하였다. 아이들이 태블릿 사용, 구글 프레젠테이션 사용, 구글클래스룸 사용에 미숙하고 지저분해지는 활동이 많기 때문이다.
첫번째로 한 것은 아이스크림 만들기다.
만드는 방법은 다음을 참고하라.
이 활동의 과학적 원리는 다음과 같다.
화학에서 흡열 반응(endothermic reaction)은 계가 열을 흡수함으로써 진행되는 반응이다. 반대되는 반응은 발열 반응이다. 흡열반응에 의해서 주위는 열을 뺏기고, 열이 반응에 사용됨에 따라서 생성물의 엔탈피는 반응물에 비하여 증가한다. 대표적인 흡열반응으로는 융해와 기화반응이 존재한다. 이때 전체적인 계의 온도는 대체로 내려가게 되므로, 인간은 땀의 기화를 통해서 체온을 조절 할 수 있다.(https://ko.wikipedia.org/wiki/%ED%9D%A1%EC%97%B4_%EB%B0%98%EC%9D%91)
즉, 철판 아래의 아이스팩이 액화되면서 철판 위의 물질의 열을 빼앗는 것이다. 시판하는 제품이 아니라도 플라스틱 통에 얼음과 소금을 넣고(그러면 얼음이 빨리 녹으면서 주변이 영하로 내려간다.) 그 위에 스테인리스 그릇을 올려서 얼리면 된다.
두번째로는 액체괴물 만들기를 하였다.
결론부터 말하자면 실패했다. 아모스 풀이 아니라서 그런가 PVA 성분이 아닌가보다. 붕사와 반응해서 뭉쳐야 되는데 그렇지 않았다. 아이들에겐 용기에 담아서 전자렌지에 1~2분 돌렸다가 식혀서 해보라고 했다. 그런데 아무래도 안될 덧 같은 불길한 예감이 든다. 그냥 PVA액을 구매할 걸 그랬나보다.
원리는 점탄성이다.
액체 괴물 비밀은 '점탄성'. 액체 괴물은 액체같이 형태가 없는 듯 하면서도 고체처럼 뭉칠 수 있습니다. 이 비밀은 바로 점탄성에 있었습니다. 점탄성이란 물질이 점성과 탄성을 동시에 지닌 현상을 말합니다.
고준석 박사는 책 <계면과학 이론과 실제>라는 책에서 실리콘을 예시로 들며 점탄성을 설명하는데요. 실리콘 물질은 탄성 퍼티(Bouncing putty)라는 별명에 걸맞게 점성이 매우 높으나 용기 속에 넣고 충분한 시간이 지난 후 바닥에 떨어뜨리면 탱탱볼 마냥 튀어 오릅니다. 실리콘의 예처럼 점탄성 물질들은 긴 변형 시간을 거치면 액체의 특성을 보입니다. 변형 시간이 짧을 경우 고체의 특성을 띱니다. (http://scientist.town/content/view/81525)
오늘의 마지막 실험은 아이들이 좋아하는 콜라분수 만들기다.
과학적 원리는 다음과 같다.
미국 애팔래치아대 토냐 코피(Coffey) 교수는 '아메리칸 저널 오브 피직스(American Journal of Physics)' 최신호에 발표한 논문에서 "멘토스가 콜라의 표면장력을 약화시켜 이산화탄소가 급격히 분출되기 때문"이라고 밝혔다.
콜라가 뿜어져 나온 것은 그 안에 녹아있던 이산화탄소 때문이다. 콜라 뚜껑을 열면 '쉭' 소리를 내며 이산화탄소가 밖으로 나온다. 평소에는 물 분자들이 서로 잡아당기는 표면장력이 강력해 이산화탄소가 빠져나오는 속도가 느리다.
하지만 멘토스가 콜라에 빠지면 상황이 달라진다. 멘토스가 물 분자들의 결합을 방해해 이산화탄소 거품이 쉽게 빠져나오게 되는 것이다. 멘토스 표면에 있는 아라비아 고무도 물의 표면장력을 약화시키는 데 한몫을 하는 것으로 나타났다. 아라비아 고무가 없는 멘토스는 큰 거품을 만들지 못했다. 전자현미경으로 관찰한 결과, 멘토스의 표면에는 수많은 홈이 나있었다. 여기에 이산화탄소 분자들이 달라붙어 거품이 된다. 이른바 '표면 촉매' 현상이다. 멘토스 가루나 소금도 거품을 만들어내지만 가라앉는 속도가 느리고 홈이 적어 콜라 거품이 30㎝ 높이로만 솟았다.
멘토스는 설탕 대신 인공감미료인 아스파탐이 든 다이어트 코크와 만날 때 가장 큰 폭발력을 보인다. 실험 결과 아스파탐이 녹은 물은 설탕물보다 표면장력이 작은 것으로 나타나 아스파탐도 폭발의 한 원인으로 확인됐다.
다이어트 콜라에 멘토스를 갈아서 뭉친 덩어리를 넣어도 폭발적인 반응을 한다.
아이들은 그 콜라를 마시겠다며 온몸을 적시고 혼자 마시겠다며 들고 도망다닌다.
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