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알루미늄과 강철의 키 커지기 경쟁

열 받으면 늘어나는 금속

학교에서 돌아오는 길에 모험이와 슬기는 목이 타서 가게에 들러 음료수 캔을 샀다. 음료수를 마시면서 한참을 걷던 모험이와 슬기는 길을 잘못 들어 캔 나라에 들어오고 말았다. 사람들이 모두 음료수 캔과 똑같이 생긴 것을 보고 당황해하던 모험이와 슬기는 어느새 캔 나라의 경찰에게 발각됐다.

캔 경찰 : 꼼짝마! 우리 캔 나라에 침입한 이유가 뭐냐?

슬기 : 오빠, 경찰도 캔 모양으로 생겼어. 우리 이제 어떡하지?

모험이 : 길을 잘못 들어서 여기까지 왔습니다. 절대로 침입한 것이 아닙니다.

결국 모험이와 슬기는 경찰서에까지 끌려왔다. 캔 경찰과 한참 실랑이를 벌이고 있는데 캔 아저씨와 캔 아주머니가 싸우면서 경찰서 안으로 들어왔다.

캔 경찰 : 도대체 무슨 일로 그러십니까?

캔 아저씨 : 어제 내가 이 아주머니한테서 옷을 샀는데 오늘 입어보니까 작아서 못입게 됐습니다. 그래서 바꿔달라고 가져갔더니 안된다고 하질 않습니까.

캔 아주머니 : 어제 분명히 입어보고 사갔는데 갑자기 작아졌다는게 말이 되나요?

말다툼을 지켜보던 슬기가 캔 경찰에게 물었다.

슬기 : 혹시 어제 캔 나라의 날씨가 어땠나요?

캔 경찰 : 흐리고 비가 왔지. 오늘처럼 이렇게 기온이 높지 않고 쌀쌀했는데….

슬기 : 오빠, 아까 마시던 음료수 캔 아직 버리지 않았지? 경찰 아저씨, 옷이 왜 작아졌는지 설명해드릴테니 풀어주세요.

캔 경찰 : 좋아, 이 문제를 해결하면 너희 나라로 돌아가는 길을 알려주겠다. 그런데 내가 얼마전에 호루라기를 잃어버렸거든. 호루라기도 만들어주면 직접 데려다주지.

모험이와 슬기는 어떻게 무사히 집으로 돌아갈 수 있을까.

어드벤처1 휘어지는 캔 조각

■ 왜 그럴까?!

▶▶▶ 캔 조각을 가열하면 왜 움직일까?


온도가 올라가면 물질을 구성하고 있는 분자나 원자의 운동이 활발해져 그 사이의 간격이 늘어난다. 그 결과 물질이 팽창하는 것이다. 빡빡한 유리병에 꽉 조여져 있는 금속 뚜껑이 뜨거운 물에 넣었다가 꺼내면 잘 열리는 것도 같은 이치다.

▶▶ 왜 한쪽으로만 휘어질까?

열을 받을 때 팽창하는 정도는 물질에 따라 다르다. 다른 종류의 금속을 맞붙여 같은 길이의 띠를 만들면 열을 받을 때 한쪽 금속이 더 많이 팽창해 길어지므로 금속 띠 전체가 휘어진다. 열에 의해 팽창하는 정도가 다른 두 금속을 연결한 띠를 바이메탈이라고 한다. 실험에서 만든 바이메탈은 알루미늄과 철을 이용한 것이다. 가열하면 알루미늄이 철보다 약 2배 더 늘어난다. 따라서 알루미늄이 철에 비해 상대적으로 더 길어져 바이메탈은 철쪽으로 휘어진다. 온도가 낮아지면 알루미늄과 철은 다시 원래의 길이로 되돌아간다.

어드벤처2 알루미늄 호루라기

■ 왜 그럴까?!

▶▶▶ 캔 조각을 불면 왜 소리가 날까?


호루라기 안쪽 공기의 흐름


알루미늄 캔 조각으로 만든 호루라기의 구멍을 잘 막고 불면 소리가 난다. 둥근 부분에 장난감 총알 같은 것을 넣고 불면 총알이 빙글빙글 돌면서 실제 호루라기와 비슷한 소리가 나기도 한다.

소리는 공기 입자가 진동해 만들어진다. 마치 잔잔한 수면에 돌을 던졌을때 물결이 퍼져나가는 것과 같다. 호루라기를 불면 입에서 나온 공기가 바람구멍을 통과한다. 바람구멍을 빠져나온 공기가 둥근 부분의 안쪽면에 닿으면 소용돌이가 생긴다. 이 소용돌이가 둥근 부분 안의 공기를 진동시켜 소리를 내는 것이다. 피리에서 소리가 나는 것도 같은 원리다.

2003년 09월 과학동아 정보

  • 사진

    박창민
  • 김태일 교사
  • 기타

    임소형 기자

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