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다양한 기체의 성질에 대해서 잘 배웠나요? 만화에서도 보았듯이 기체는 우리 생활 곳곳에서 중요한 역할을 하고 있답니다. ‘여러 가지 기체’는 초등학교 과학교과서 6학년 1학기 단원 1에 나오며 중학교에서도 중요하게 다루는 부분이랍니다. ‘과학교과서 뛰어넘기 플러스+’를 통해 과학교과서보다 더 흥미진진한 기체의 성질에 대해 알아보도록 해요.
이산화탄소
트림은 이산화탄소 때문?
음식을 많이 먹으면 위는 소화를 하기 위해 산을 많이 내놓는데, 이 때 우리는 거북함을느낀다. 이와 같이 뱃속이 더부룩할 때에는 탄산수소나트륨이 들어 있는 소화제를 먹는데, 소화제는 염기성 화합물로 위 속의 산과 반응하여 이산화탄소를 발생시킨다. 발생된 이산화탄소는 몸밖으로 나오게 되는데, 이와 같은 작용으로 생기는 생리적 현상이 ‘트림’이다. 사이다나 콜라를 마신 다음에 트림을 하는 것도 바로 이 때문이다.
우연히 발견된 탄산음료
맥주나 사이다에서 나오는 거품은 이산화탄소이고, 이산화탄소를 포함하고 있는 음료를 탄산음료라고 한다. 탄산음료는 18세기 후반 영국의 화학자 조지프 프리스틀리가 발견했다. 그는 당시 영국 리즈의 양조장 가까이서 살고 있었는데, 술을 만들 때 술의 표면 위에 기체가 감도는 것을 보고 호기심이 생겼다. 그는 나중에 이 기체가 공기보다 무겁고, 또는 나무 조각에 붙은 불을 끈다는 사실을 알아 냈다. 특히 그의 발견 중 중요한 것은 이 기체가 녹아 있는 물은 짜릿하고 상쾌한 맛을 낸다는 것이었다. 프리스틀리가 발견한 탄산음료는 이후 콜라, 사이다 등으로 발전되어 전 세계인들의 사랑을 받고 있다.
산소
세계 최대의 산소통, 숲
동네 뒷산에 있는 나무, 거리에 서 있는 가로수가 우리에게 어떤 고마움을 주고 있을까? 나무는 우리가 사용하는 목재와 종이 등을 만드는 원료이기도 하지만 우리 삶에 없어서는 안 될 산소를 만드는 소중한 존재다. 우리가 호흡할 때 내뿜는 이산화탄소를 흡수하고 산소를 만들어 맑은 공기를 유지하게 해 주는 것이다. 성장한 나무 한 그루는 1년에 평균 5.6kg의 이산화탄소를 흡수할 수 있다. 숲 속을 산책할 때 머리가 맑아지는 것도 숲에는 나무가 뿜어 내는 산소가 풍부하기 때문이다. 하지만 이런 소중한 나무가 세계 곳곳에서 빠른 속도로 사라지고 있다. 우리나라 역시 매년 1만 명이 숨쉴 수 있도록 산소 공급을 할 수 있는 2.2㎢ 넓이의 숲이 사라지고 있는데 결국 이런 소중한 나무를 훼손하고 베어 버리는 일은 우리의 생명을 스스로 단축시키는 것과 같다.
산소가 마냥 좋은 것만은 아니다?
산소는 호흡을 하고, 불을 피우는 데 꼭 필요한 물질로 우리 생활 속 여러 곳에 쓰이고 있다. 하지만 때로는 산소 때문에 해를 입기도 한다.산소의 해로는 먼저 철의 부식 현상을 들 수 있다. 부식 현상은 철의 표면에 공기나 물이 접촉하면 녹이 생기는 현상으로, 이 때 산소는 철을 녹슬게 하는 원인이 된다. 철의 표면에 페인트칠이나 기름칠을 하는 것은 이런 부식 현상을 막기 위해서이다. 또한 과일의 색깔이 변하는 것도 산소 때문이다. 사과, 배, 바나나 같은 과일의 껍질을 깎아 공기 중에 두었을 때 흰색의 속살이 갈색으로 변하는데, 이것은 산소에 의해 일
어나는 갈변 현상이다.
잠수할 때 쓰는 압력통에 산소만 들어 있다면?
물 속 깊은 곳으로 들어갈 때 잠수부가 쓰는 산소통에는 산소만 들어 있는 것이 아니다. 압축된 공기가 들어 있으므로 오히려 산소통보다는 압력통이란 이름이 적당하다. 보통 10.5ℓ의 통에 2,264ℓ의 공기를 압축해서 넣는다. 그러므로 이 압력통에는 실제 공기와 마찬가지로 약 78%의 질소와 21%의 산소, 1% 남짓한 아르곤과 이산화탄소가 들어 있는 것이다. 만약 압력통에 산소만 들어 있다면 산소 중독의 피해를 입을 수 있다. 산소는 높은 압력에서는 치명적인 독성을 갖고 있기 때문이다.
수소 + 헬륨
미래의 청정 에너지 수소
우주 왕복선이 우주여행을 할 때 커다란 연료통을 달고 가는 장면을 볼 수 있다. 이 연료통은 주로 액체 수소와 액체 산소를 담고 있다. 수소는 물에서 쉽게 얻을 수 있으며 산소와 만나 연소할 때 많은 에너지를 낼 수 있고 연소하더라도 연기를 뿜지 않아서 공해가 없는 청정 에너지원이다.
수소로 인해 얻은 에너지는 우주 왕복선이 정상궤도에 진입할 때까지 이용하게 된다. 이 때 얻은 물은 음료수로 사용될 수 있다. 우주 왕복선의 사례에서도 볼 수 있듯이 수소는 미래의 무공해 에너지원으로 주목받고 있으며, 1973년 말 석유 위기 이후 선진국에서 그 개발에 힘을 쏟고 있다.
수소 풍선을 조심하라!
수소는 지구상에 존재하는 물질 중에서 가장 가벼운 기체다. 공기와는 비교할 수 없을 정도로 밀도가 낮기 때문에 수소 가스를 풍선에 넣으면 공중으로 잘 뜨게 된다. 하지만 수소는 스스로 연소할 수 있으며, 500℃ 이상에서 산소와 2 : 1 비율로 혼합할 경우 격렬하게 반응하여 폭발하게 된다. 이 때문에 풍선에 수소 가스를 넣는 것은 무척 위험하다. 실제로 유원지 등에서 파는 은박 풍선을 만들 때 헬륨가스보다 훨씬 가격이 싸고 공중에 잘 뜨는 수소 가스를 이용하고 있는데 이 풍선에 라이터 불이나 성냥불을 갖다 댈 경우 무서운 폭발물이 되고 만다.
헬륨 가스를 마시면 왜 목소리가 변할까?
TV 오락 프로그램에서 풍선 안에 있는 가스를 마시고 이상한 목소리를 내는 연기자들을 본 적이 있을 것이다. 풍선 안에 있는 가스는 바로 헬륨인데 이것을 마시고 말을 하면 음성이 이상하게 변해 마치 도널드 덕 같이 높은 목소리를 낸다. 이것은 헬륨의 밀도가 공기의 밀도보다 낮기 때문이다.
사람이 말을 하게 되면 폐에서 나오는 공기가 발성 통로를 지나면서 소리가 발생하게 되는데, 이 때 입 안에서 울리는 소리의 속도는 입안에 있는 기체의 밀도에 따라 변하게 된다. 공기보다 밀도가 낮은 헬륨이 입 안에 있을 때 소리는 공기가 있을 때보다 훨씬 빠른 891m/초의 속도를 가지게 된다. 이 속도는 보통 공기의 경우보다 2.7배 정도 높아 헬륨 가스를 마셨을 때의 목소리는 평상시보다 2.7옥타브가 높게 되는 것이다.
기체는 무엇일까요?
고체와 달리 기체는 일정한 모양과 부피를 갖지 않습니다. 액체처럼 잘 움직이지만 그 확
산성은 훨씬 큽니다. 액체보다 훨씬 압축도 잘 되지요. 어떤 물체라도 고온과 저압 상황에
서는 기체로 변한답니다. 보통 고체는 승화, 액체는 기화 현상을 통해 기체로 변하지요.
이산화탄소
트림은 이산화탄소 때문?
음식을 많이 먹으면 위는 소화를 하기 위해 산을 많이 내놓는데, 이 때 우리는 거북함을느낀다. 이와 같이 뱃속이 더부룩할 때에는 탄산수소나트륨이 들어 있는 소화제를 먹는데, 소화제는 염기성 화합물로 위 속의 산과 반응하여 이산화탄소를 발생시킨다. 발생된 이산화탄소는 몸밖으로 나오게 되는데, 이와 같은 작용으로 생기는 생리적 현상이 ‘트림’이다. 사이다나 콜라를 마신 다음에 트림을 하는 것도 바로 이 때문이다.
우연히 발견된 탄산음료
맥주나 사이다에서 나오는 거품은 이산화탄소이고, 이산화탄소를 포함하고 있는 음료를 탄산음료라고 한다. 탄산음료는 18세기 후반 영국의 화학자 조지프 프리스틀리가 발견했다. 그는 당시 영국 리즈의 양조장 가까이서 살고 있었는데, 술을 만들 때 술의 표면 위에 기체가 감도는 것을 보고 호기심이 생겼다. 그는 나중에 이 기체가 공기보다 무겁고, 또는 나무 조각에 붙은 불을 끈다는 사실을 알아 냈다. 특히 그의 발견 중 중요한 것은 이 기체가 녹아 있는 물은 짜릿하고 상쾌한 맛을 낸다는 것이었다. 프리스틀리가 발견한 탄산음료는 이후 콜라, 사이다 등으로 발전되어 전 세계인들의 사랑을 받고 있다.
산소
세계 최대의 산소통, 숲
동네 뒷산에 있는 나무, 거리에 서 있는 가로수가 우리에게 어떤 고마움을 주고 있을까? 나무는 우리가 사용하는 목재와 종이 등을 만드는 원료이기도 하지만 우리 삶에 없어서는 안 될 산소를 만드는 소중한 존재다. 우리가 호흡할 때 내뿜는 이산화탄소를 흡수하고 산소를 만들어 맑은 공기를 유지하게 해 주는 것이다. 성장한 나무 한 그루는 1년에 평균 5.6kg의 이산화탄소를 흡수할 수 있다. 숲 속을 산책할 때 머리가 맑아지는 것도 숲에는 나무가 뿜어 내는 산소가 풍부하기 때문이다. 하지만 이런 소중한 나무가 세계 곳곳에서 빠른 속도로 사라지고 있다. 우리나라 역시 매년 1만 명이 숨쉴 수 있도록 산소 공급을 할 수 있는 2.2㎢ 넓이의 숲이 사라지고 있는데 결국 이런 소중한 나무를 훼손하고 베어 버리는 일은 우리의 생명을 스스로 단축시키는 것과 같다.
산소가 마냥 좋은 것만은 아니다?
산소는 호흡을 하고, 불을 피우는 데 꼭 필요한 물질로 우리 생활 속 여러 곳에 쓰이고 있다. 하지만 때로는 산소 때문에 해를 입기도 한다.산소의 해로는 먼저 철의 부식 현상을 들 수 있다. 부식 현상은 철의 표면에 공기나 물이 접촉하면 녹이 생기는 현상으로, 이 때 산소는 철을 녹슬게 하는 원인이 된다. 철의 표면에 페인트칠이나 기름칠을 하는 것은 이런 부식 현상을 막기 위해서이다. 또한 과일의 색깔이 변하는 것도 산소 때문이다. 사과, 배, 바나나 같은 과일의 껍질을 깎아 공기 중에 두었을 때 흰색의 속살이 갈색으로 변하는데, 이것은 산소에 의해 일
어나는 갈변 현상이다.
잠수할 때 쓰는 압력통에 산소만 들어 있다면?
물 속 깊은 곳으로 들어갈 때 잠수부가 쓰는 산소통에는 산소만 들어 있는 것이 아니다. 압축된 공기가 들어 있으므로 오히려 산소통보다는 압력통이란 이름이 적당하다. 보통 10.5ℓ의 통에 2,264ℓ의 공기를 압축해서 넣는다. 그러므로 이 압력통에는 실제 공기와 마찬가지로 약 78%의 질소와 21%의 산소, 1% 남짓한 아르곤과 이산화탄소가 들어 있는 것이다. 만약 압력통에 산소만 들어 있다면 산소 중독의 피해를 입을 수 있다. 산소는 높은 압력에서는 치명적인 독성을 갖고 있기 때문이다.
수소 + 헬륨
미래의 청정 에너지 수소
우주 왕복선이 우주여행을 할 때 커다란 연료통을 달고 가는 장면을 볼 수 있다. 이 연료통은 주로 액체 수소와 액체 산소를 담고 있다. 수소는 물에서 쉽게 얻을 수 있으며 산소와 만나 연소할 때 많은 에너지를 낼 수 있고 연소하더라도 연기를 뿜지 않아서 공해가 없는 청정 에너지원이다.
수소로 인해 얻은 에너지는 우주 왕복선이 정상궤도에 진입할 때까지 이용하게 된다. 이 때 얻은 물은 음료수로 사용될 수 있다. 우주 왕복선의 사례에서도 볼 수 있듯이 수소는 미래의 무공해 에너지원으로 주목받고 있으며, 1973년 말 석유 위기 이후 선진국에서 그 개발에 힘을 쏟고 있다.
수소 풍선을 조심하라!
수소는 지구상에 존재하는 물질 중에서 가장 가벼운 기체다. 공기와는 비교할 수 없을 정도로 밀도가 낮기 때문에 수소 가스를 풍선에 넣으면 공중으로 잘 뜨게 된다. 하지만 수소는 스스로 연소할 수 있으며, 500℃ 이상에서 산소와 2 : 1 비율로 혼합할 경우 격렬하게 반응하여 폭발하게 된다. 이 때문에 풍선에 수소 가스를 넣는 것은 무척 위험하다. 실제로 유원지 등에서 파는 은박 풍선을 만들 때 헬륨가스보다 훨씬 가격이 싸고 공중에 잘 뜨는 수소 가스를 이용하고 있는데 이 풍선에 라이터 불이나 성냥불을 갖다 댈 경우 무서운 폭발물이 되고 만다.
헬륨 가스를 마시면 왜 목소리가 변할까?
TV 오락 프로그램에서 풍선 안에 있는 가스를 마시고 이상한 목소리를 내는 연기자들을 본 적이 있을 것이다. 풍선 안에 있는 가스는 바로 헬륨인데 이것을 마시고 말을 하면 음성이 이상하게 변해 마치 도널드 덕 같이 높은 목소리를 낸다. 이것은 헬륨의 밀도가 공기의 밀도보다 낮기 때문이다.
사람이 말을 하게 되면 폐에서 나오는 공기가 발성 통로를 지나면서 소리가 발생하게 되는데, 이 때 입 안에서 울리는 소리의 속도는 입안에 있는 기체의 밀도에 따라 변하게 된다. 공기보다 밀도가 낮은 헬륨이 입 안에 있을 때 소리는 공기가 있을 때보다 훨씬 빠른 891m/초의 속도를 가지게 된다. 이 속도는 보통 공기의 경우보다 2.7배 정도 높아 헬륨 가스를 마셨을 때의 목소리는 평상시보다 2.7옥타브가 높게 되는 것이다.
기체는 무엇일까요?
고체와 달리 기체는 일정한 모양과 부피를 갖지 않습니다. 액체처럼 잘 움직이지만 그 확
산성은 훨씬 큽니다. 액체보다 훨씬 압축도 잘 되지요. 어떤 물체라도 고온과 저압 상황에
서는 기체로 변한답니다. 보통 고체는 승화, 액체는 기화 현상을 통해 기체로 변하지요.
