d라이브러리

이제 본격적인 겨울철에 접어 들었습니다. 이런 영하의 날씨에는 스케이트 스키 눈싸움 등 재미있는 겨울놀이들이 생각납니다. 영하 1백96℃. 상상해 보셨나요? 초저온의 마당에 여러분을 초대합니다.

● 준비물

액체질소, 꽃, 스티로폴 다트판, 고무공, 연필
 

● 실험 1

액체 질소 속에 장미꽃을 넣었다가 꺼내어 책상에 내리쳐 본다.

● 실험 2

말랑말랑한 고무공을 액체질소 속에 넣었다 꺼내어 변화를 살펴 본다.

● 실험 3

연필에 고무관을 끼운 다음 끝을 비스듬히 잘라 액체질소에 넣었다 꺼내어 스티로폴 다트판에 던져 본다.

● 결과

극한 최저온 상태가 되면 물질의 상태가 변해 고체 상태가 됩니다. 영하 1백96℃의 액체질소 속에 장미꽃을 넣은 다음 장미꽃을 손으로 만지거나 다른 곳에 부딪치면 깨집니다. 이는 장미꽃이 수분을 포함하고 있기 때문입니다.

고무공의 내부에는 공기가 들어 있는데, 액체질소 속에서 이 공기의 일부분이 액체가 돼 공이 쭈그러지며 충격을 주면 깨집니다. 고무관도 액체 질소 속에서는 고무의 탄성이 없어져 스티로폴 다트판에 던지면 보기 좋게 꽂힙니다.
 

보너스 실험 - 자석 위에 뜨는 초전도체

● 준비물

초전도체 액체질소 자석

● 실험

초전도체를 액체질소 속에 넣었다 꺼내어 자석 위에 띄워 본다(과학동아 94년 5월호 P 112 참조).

● 결과

자기장이 초전도체를 통과하지 못해 자석 위에 뜨게 됩니다. 잠시 후 초전도체의 온도가 상온의 상태로 올라가면 다시 가라앉는데, 이는 자기장이 초전도체를 통과기 때문입니다.

● 초전도체

도선에 전기를 흘려 보내면 도선의 전기 저항 때문에 열이 발생해 전류가 감소하게 됩니다. 그러나 아주 낮은 온도에서는 전기 저항이 0이 되는 물질이 있는데, 이런 물질을 초전도체라 합니다.

초전도체를 이용해 전자석을 만들면 이 자석은 많은 전류를 흘려 보내도 전기저항이 없어 아주 강한 전자석이 됩니다. 이러한 자석은 무거운 물체라도 자석의 반발력을 이용해 뜨게 할 수 있습니다.

자기 부상 열차는 초전도체를 이용해 강력한 전자석을 만들어 이를 레일로 하고 또 이 전자석을 객차에 붙여 뜨게 해 움직이는 경우와 초전도체를 레일로 하고 강력한 전자석을 객차에 붙여 뜨게 하는 방법이 있습니다.