실험으로 함께하는  과학놀이

                              강성기 지음 / 도서출판 바른사

제 1 장   공기와 밀도 

3. 공기와 이산화탄소 기체와의 달리기

 

  여러 가지의 기체 중에서 산소, 이산화탄소, 수소 정도의 기체의 이름은 들어 보았을 겁니다.

  산소는 다른 물질이 잘 탈 수 있도록 도와 주는 역할을 하지만 이산화탄소는 반대로 공기를 차단하여 불을 끄게 하는 성질이 있습니다. 이런 이산화탄소는 공기보다 무겁다고 하는데 어떤 방법으로 확인해 볼 수가 있을까요? 이산화탄소를 간단한 방법으로 모으고 공기의 무게와도 비교해 봅시다.

              

? 필요한 것은

식초, 소다, 페트 병, 풍선

? 어떻게 할까요

1. 페트 병에 식초 100ml 정도 넣는다.

2. 소다를 한 숟갈 정도 넣고 10초간 기다린다(병 속의 공기를 내보내고 발생하는 순수한 기체만을 모으기 위함.)

       

3. 풍선 주둥이를 페트 병에 씌운다.

4. 잠시 후 풍선이 부풀어오르면 풍선의 주둥이를 묶는다.

5. 페트 병에서 부푼 풍선의 부피만큼 다른 풍선에 공기를 불어넣어 주둥이를 묶는다.

6. 두 개의 풍선을 높이 들고 똑같이 떨어뜨려 떨어지는 속력을 비교하여 보자. 떨어지는 속력이 다른 이유를 생각해 보자.

 

? 왜 그럴까요?

산소라는 기체는 다른 물질이 잘 탈 수 있도록 도와 주는 역할을 하지만 이산화탄소 기체는 반대로 불을 끄게 하는 성질이 있습니다. 그런데 이 이산화탄소의 무게를 공기와 비교하면 어떨까요?

페트 병에 식초를 넣고 소다를 섞으면 거품이 생기면서 이산화탄소가 발생합니다. 이때 즉시 풍선을 덮어씌우면 페트 병 속에서 발생되는 순수한 이산화탄소 기체를 모으지 못합니다. 거품이 올라오기를 잠시 기다려 병 속의 공기가 날아가고 순수한 이산화탄소가 발생될 때 풍선을 덮어씌워 풍선이 부풀면 주둥이를 묶습니다.

그리고 이산화탄소 기체가 모아진 풍선 크기만큼의 또다른 풍선을 한 개 더 준비합니다. 이때의 풍선은 입으로 불어도 되겠지만 자전거 펌프와 같은 기구를 써서 풍선을 부풀게 하는 것이 더욱 정확하답니다.

두 개의 풍선을 높이 들어 동시에 떨어뜨리면 이산화탄소가 들어 있는 풍선이 보통의 기체가 들은 풍선보다 조금 앞서 떨어지는 모습을 관찰할 수가 있습니다.

이것은 이산화탄소 기체가 공기보다 약 1.5배의 비중으로 무겁다는 것을 한눈에 보여 주는 것입니다.

또 다른 방법으로 주사기에 이산화탄소 기체를 넣고 비누 방울을 만들어 비교해 보면 쉽게 알 수가 있습니다. 만약에 수소 기체를 주사기에 넣어 비누 방울을 만든다면 하늘로 높이 솟아오릅니다. 수소 기체는 공기보다 가볍기 때문이랍니다.

반대로 이산화탄소 기체를 주사기에 넣어 비누 방울을 만든다면 빠른 속도로 밑으로 떨어집니다. 이산화탄소 기체는 공기보다 무겁기 때문이지요.