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늦더위와 방학 숙제를 한 번에! 과학실험 BIG. 3

얼마 남지 않은 여름방학을 신나게 보내고 싶은데, 재미난 일이 없어서 고민인가요?
밖에 나가서 놀자니 찌는 듯한 무더위가 무서운가요? 방학이 거의 끝나가는데, 아직도 숙제를 못 해서 큰일인가요?
이런 친구들을 위해 ‘어린이과학동아’가 나섰습니다. 무더위도 잡고, 지루함도 날려 버리고, 방학 숙제까지 한 번에 해결할 수 있는 비법을 지금 공개합니다!


아이스크림 만들기

빨대 물총 만들기

물화산 만들기

 

냉장고 없이 아이스크림을 만들자!

“휴~, 덥다 더워! 이렇게 더울 때는 시원하고 달콤한 아이스크림이 딱~인데! 아이스크림을 사러 나가자니 너무 덥고 귀찮아. 어디서 아이스크림 하나 뚝~ 하고 안 떨어지나? 음…, 혹시 집에 있는 재료들로 아이스크림을 만들 순 없을까? 물론 주스나 요구르트를 냉장고에 얼리면 되겠지만 그건 너무 시시하잖아! 냉장고 없이 아이스크림을 만들 순 없을까?”

종우가 집에서 찾은 재료

드라이아이스(아이스크림 가게에서 포장할 때 싸 준 것), 스티로폼상자(아이스크림 가게에서 받은 것), 음료수, 길쭉한 형태의 과자, 비닐장갑, 목장갑, 에탄올(구급상자에 있는 소독용 에탄올).

아이스크림 만드는 순서

➊ 드라이아이스를 스티로폼 상자의 바닥이 가려질 정도로만 담는다. 이 때 꼭 두꺼운 장갑을 끼도록 하자. 드라이아이스는 영하 78℃로 매우 차가우므로, 맨손으로 만지면 동상에 걸릴 수 있다.
➋ 에탄올을 300㎖ 정도 스티로폼 상자에 붓는다.
➌ 비닐장갑의 손가락에 각각 4분의 3 정도만 주스를 붓고, 길쭉한 과자를 끼운다.
➍ 스티로폼 상자에 비닐장갑의 다섯 손가락이 모두 잠기도록 넣는다. 이 때, 장갑 안으로 에탄올이 들어가지 않도록 조심해야 한다.
➎ 2~3분 뒤에 비닐장갑을 꺼낸다. 비닐장갑 겉에 에탄올이 묻어 있으므로 물로 가볍게 씻어 낸다. 비닐장갑에서 아이스크림을 뺄 때는 아이스크림을 잡고 비닐장갑을 벗겨 내면 아이스크림을 부서뜨리지 않고 쉽게 꺼낼 수 있다.
➏ 냠냠냠~! 맛있게 먹다 보면 더위는 안녕~!

냉장고 없이 아이스크림을 만들 수 있는 비밀은?

음료수를 꽁꽁 얼리는 것은 바로 드라이아이스와 에탄올! 드라이아이스는 이산화탄소를 낮은 온도와 높은 압력에서 고체로 만든 것으로, 주변의 열을 빼앗으면서 고체에서 기체로 바로 바뀌는 특성이 있다. 그래서 드라이아이스는 냉각제로 널리 쓰인다.
한편 에탄올은 기체로 변해 날아가는 성질이 강한 액체로, 기체로 바뀔 때 주변의 열을 빼앗는다. 이러한 에탄올을 드라이아이스에 부으면, 에탄올이 드라이아이스가 기체로 바뀌는 현상을 도와 주게 된다. 그 결과 주변에 있는 물질은 한꺼번에 많은 열을 뺏기게 되어 비닐장갑에 든 음료수가 짧은 시간에 얼게 된다!
 

아하! 만약 드라이아이스를 구하기 힘들다면?

드라이아이스와 에탄올 대신에 소금과 얼음을 이용해 보자! 왼쪽 사진을 따라 실험을 하면 맛있는 아이스크림을 먹을 수 있다!
이러한 실험이 가능한 것은 소금이 얼음을 평소보다 빨리 녹이는 성질을 갖고 있기 때문이다. 그 결과, 소금을 뿌린 얼음이 빠르게 녹으면서 주변의 열을 빼앗아 주스가 얼게 된다. 특히 소금과 얼음을 1 : 3으로 섞었을 때, 얼음이 주변의 열을 가장 많이 빼앗으면서 녹는다. 즉, 이 때 주스가 가장 빨리 얼 수 있다는 것! 1 : 3의 비율로 소금과 얼음을 넣으면 온도가 영하 23℃까지 내려간다고 알려져 있다.

빨대 물총으로 신나는 물싸움을 하자~!

“친구들과 수영장에도 가고, 가족들과 함께 바닷가에 가서 신나게 물놀이도 했어. 하지만 뭔가 아쉬워….
내가 원하면 언제든지 그리고 멀리 갈 필요도 없이, 정말 간단한 방법으로 물놀이를 할 순 없을까? 집 안을 휘휘~ 둘러보니 재활용을 하려고 모아둔 빈 페트병이 눈에 보이네. 저걸로 뭔가 재미난 일을 벌여 봐야겠다!”

종우가 집에서 찾은 재료

500㎖짜리 빈 페트병, 반으로 구부러지는 빨대, 쓰다 남은 찰흙 덩어리, 공작용 칼.

빨대 물총 만드는 순서

➊ 페트병에 5분의 4만큼 찰 정도로 물을 붓는다.
➋ 빨대의 위쪽 끝 부분을 손톱으로 납작하게 누른다. 납작하게 누른 빨대의 끝 부분을 반으로 접는다. 반으로 접힌 상태가 유지되도록 테이프로 고정시킨다. 이 때, 테이프가 빨대의 구멍을 막지 않도록 조심한다.
➌ 새 빨대를 꺼내어 빨대의 아랫부분을 3분의 2 정도 자른다.
➍ 준비된 두 빨대를 사진과 같은 모양으로 찰흙에 고정시킨다.
➎ ④를 ①의 페트병 입구에 고정시킨다. 이 때 빈틈으로 공기가 들어가지 않도록 찰흙으로 꼼꼼히 메운다. 그러면 빨대 물총 완성~!
➏ 빨대를 불면 물총이 발사된다.
 

빨대에서 물이 뿜어져 나오는 비밀은?

빨대에 숨을 불어 넣으면 나머지 빨대에서 물이 세차게 뿜어져 나오는 이유는 바로 공기의 힘 때문이다. 빨대로 페트병 안에 숨을 불어 넣으면 공기는 페트병 안에 서서히 차게 된다. 찰흙으로 공기가 빠져 나갈 구멍을 모두 막았기 때문에 계속 숨을 불어 넣으면 페트병 안은 공기로 가득 차게 되고, 끝내는 갈 곳이 없어진 공기들이 페트병 안에 담긴 물을 아래로 밀기 시작한다. 그러면 한쪽 끝이 물에 잠겨 있는 빨대 안으로 물이 밀려 올라오게 되고, 결국 빨대 밖으로 물이 뿜어져 나온다.

아하! 물총 멀리 쏘는 법

빨대 끝에서 나가는 물은 내가 불어 넣는 숨 때문에 밀려 나간다. 그러므로 빨대에 숨을 세게 불어 넣을수록 물줄기가 힘 있고 세차게 뿜어져 나간다. 이 때 물이 뿜어져 나오는 빨대의 끝 부분이 가늘수록 물이 힘차게, 멀리 날아간다. 빨대의 구멍이 클수록 뿜어 나가야 할 물의 양이 많기 때문에 그만큼 불어 넣는 숨도 세어야 한다.
그렇다고 빨대의 구멍을 너무 작게 만들면 물이 충분히 나가지 못하므로, 빨대의 구멍을 반 정도 막는 것이 가장 적당하다. 하지만 사람마다 숨의 세기가 다르므로, 셀로판테이프를 이용해 구멍의 크기를 달리 하면서 알맞은 숨의 세기를 찾아보는 것도 좋다.

쿠릉쿠릉~, 물화산이 폭발한다!

“도로 위를 피어오르는 뜨거운 아지랑이, 더위에 지친 사람들의 표정, 쨍쨍 내리쬐는 햇볕…. 어디로 고개를 돌려도 더운 모습이야. 뭔가 보기만 해도 마음 속까지 시원해지는 그런 장면, 어디 없을까? 집에서 뒹굴거리는 빈 주스 병과 파란색 물감으로 물 속에서 부글부글 피어오르는 파란색 물화산을 만들어 보자!”

물화산 만드는 순서

➊ 투명하고 넓은 그릇에 차가운 물을 잔뜩 붓는다. 물이 차갑게 유지되도록 얼음을 많이 넣는다.
➋ 작은 유리병에 뜨거운 물을 4분의 3 정도 넣고, 파란색 물감을 푼다.(유리병에 뜨거운 물을 갑자기 넣으면 깨질 수가 있으므로, 미지근한 물로 한 번 헹군 뒤에 뜨거운 물을 넣도록 한다.)
➌ ②의 유리병 입구를 알루미늄 포일로 막은 뒤, 포일이 벗겨지지 않도록 고무줄로 고정시킨다. 포일 위에 500원짜리 동전만 한 구멍을 뚫는다.
➍ ③의 유리병을 ①의 그릇에 넣고 기다린다.
➎ 시간이 지날수록 작은 병에 든 파란색 물이 마치 화산에서 용암이 나오는 것처럼 위로 솟아나오기 시작한다.
 

물화산이 폭발하는 비밀은?

물화산의 비밀은 바로 온도 차이! 차가운 물은 아래로, 뜨거운 물은 위로 올라가는 습성이 있다. 왜냐 하면 차가운 물의 분자는 뜨거운 물의 분자보다 서로 가까이 몰려 있어서, 차가운 물이 뜨거운 물보다 더 무겁기 때문이다.
그래서 따뜻한 파란색 물을 차가운 물 속에 넣으면, 파란색 물은 위로 올라가고, 차가운 물은 무거워서 병 안으로 가라앉는다. 이러한 움직임 때문에 마치 파란색 용암이 병 밖으로 나가는 것처럼 보인다.

과학탐구 보고서 쓰는 비법

비법 하나. 탐구주제는 어떻게 잡아야 하나요?

평소에 궁금했는데 시간이 없어서 알아보지 못했던 것을 알아본다고 생각하면 됩니다. 종우의 경우에는 ‘과학실험으로 더위를 물리칠 수 있을까?’ 정도가 되겠네요. 이런 궁금증이 남이 해보지 않은 것이면 더 좋고, 내가 조금만 힘을 들이면 할 수 있는 것이면 더욱 좋답니다.

비법 둘. 탐구주제를 잡은 뒤에는 무엇을 해야 하나요?

주제로 잡은 궁금증을 어떻게 하면 풀 수 있을지를 고민해야죠. 궁금증을 해결할 수 있는 방법을 찾은 뒤, 이를 실험으로 설계해야 해요. 실험 과정에서 주의해야 할 것은 한두 번 해서 나온 답을 정답이라고 생각하지 않는 것이에요. 가능하면 여러 번 실험해서 얻은 결과로 평균을 낸
뒤, 답으로 정리하는 것이 좋아요.

비법 셋. 과학탐구 보고서에는 어떤 내용을 써야 하나요?

실험의 결과가 실험 전에 예상이 가능한 내용이었다면 그 예상을 꼭 쓰세요. 그리고 실험이 끝나면 내 생각과 맞는지 비교해 보고, 만약 맞지 않으면 왜 그렇게 되었는지를 생각해 글로 정리하세요. 또한 실험을 그래프나 도표를 사용해서 다른 사람이 쉽게 이해할 수 있도록 정리하는
것이 좋아요.

비법 넷. 선생님의 눈에 띄는 과학탐구 보고서를 쓰려면 어떻게 해야 하나요?

처음 보는 물건이 새로 나오면 한번 써 보고 싶은 마음이 들지요? 마찬가지로 처음 보는 주제가 나오면 선생님도 눈여겨본답니다. 하지만 중요한 것은 주제를 충실하게 해결해 가는 과정이 잘나타나 있느냐예요. 이 점을 꼭 기억하세요!

과학 실험으로 무더위도 잡고 ‘ 어린이과학동아’친구들도 얼마 남지 않은 여름방학을 시원하고 보람차게 보냈으면 좋겠다! 모두들 안녕~!
 

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2009년 16호 어린이과학동아 정보

  • 김맑아 기자
  • 기타

    손종우 명예기자
  • 도움

    송원영 교사

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