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열기구 만들기

공기는 열에너지를 얻으면 부피가 팽창하여 가벼워집니다. 이 원리를 이용하여 미니 열기구를 만들어 봅시다.

[준비물] 비닐주머니, 가는 철사, 연료용 알코올, 솜

셀로판테이프, 니퍼(또는 가위), 라이터, 젖은 걸레

[실험방법]

[열기구 만들기]

① 비닐주머니의 입구 둘레를 철사를 넣어 둥글게 고정시킵니다.

② 둘레를 4등분 하여 각각 셀로판테이프를 붙입니다.

③ 셀로판테이프를 붙인 부분에 각각 가는 철사를 연결합니다.

④ 4가닥의 철사를 비닐주머니가 팽창하였을 때의 중심에 오게 하여 솜을 감습니다.

⑤ 솜의 위치는 비닐주머니 입구에서 약 15cm 이내로 합니다.

☞ 열기구 전체의 무게를 최대한 가볍게 하여야 합니다.

[열기구 날리기]

① 두 명이 짝을 이루어 날리는 활동을 해봅니다.

② 한 명은 열기구의 비닐을 최대한 팽팽하게 펴서 윗부분을 잡습니다.

③ 다른 한명은 솜에 불을 붙여 줍니다. < 화재 및 화상 주의 >

④ 비닐주머니가 팽창하여 떠오를 것 같은 느낌이 들 때 열기구를 잡은 손을 떼봅니다.

※ 열기구 날릴 때...

1. 솜이 너무 크거나 알콜이 너무 많이 묻으면, 화력이 너무 세어 비닐이 녹아버리는 경우가 있습니다.

2. 솜이 너무 작거나 알콜이 너무 적게 묻으면, 비닐에 힘을 주지 못해 뜨지 못합니다.

3. 비닐에 비해 철사를 너무 많이 감아 무거워도 잘 날지 못합니다.

4. 여러 번의 실패를 거쳐 적당한 솜의 크기, 알콜의 양, 철사와 비닐과의 크기와 무게 등을 조절했을 때 날아 오르는 기쁨을 느낄 수 있답니다. 꼭 성공하세요!!

*실험 시 주의 사항*

1. 젖은 걸레와 물을 담은 양동이를 준비하였다가 비닐 주머니가 불에 닿아 녹거나 불이 붙었을 때, 화력이 약해져 열기구가

떨어질 때 감싸 불을 꺼줍니다.

2. 알코올이 묻은 탈지면이 연소 중에 떨어질 수 있으므로 열기구 바로 밑에 있지 마세요.

3. 바람이 없는 실내에서 실험하는 것이 좋지만, 천정의 화재경보기를 주의하세요.

4. 솜의 크기는 작게 시작한 후, 점점 크게하며 실험합니다.

[확인 학습]

1. 열기구가 잘 날아 오를 수 있는 조건은 무엇인지 써봅시다.

2. 열기구의 비닐을 잡고 불을 붙이면 비닐이 팽팽하게 힘을 받으면서 떠오르려고 할 때가 있습니다. 이렇게 되는 이유를 설명해 봅시다.

[원리 학습]

일정한 압력일 때 기체 분자의 운동은 온도가 높아짐에 따라 활발해져서 용기의 벽에 충돌하는 횟수가 증가하므로 부피가 커지게 되는 것입니다. 즉 압력이 일정할 때 기체의 부피는 종류에 관계없이 온도가 1℃ 올라갈 때마다 0℃일 때 부피의 1/273 씩 증가합니다. 이러한 현상은 1787년 샤를이라는 과학자가 발표하여 샤를의 법칙이라고도 합니다.

우리가 만든 열기구의 솜에 불을 붙이면 비닐 속의 공기 온도가 올라가 분자 운동을 활발하게 하므로 비닐이 팽팽하게 힘을 받는 것이지요.

온도가 올라간 비닐 속 공기는 차가운 외부의 공기보다 밀도가 낮아지게 됩니다. 물보다 밀도가 낮은 스폰지나 나무 등이 물에 뜨는 것과 같이 외부의 공기보다 밀도가 낮아진 열기구속 공기는 뜨려는 부력을 가지게 되고 이로 인해 열기구가 하늘로 올라가는 것입니다.

즉, 열기구 속에 열을 가하여 공기의 온도를 올려 주면 열기구 내부 부피가 증가하며, 이로 인해 차가운 외부 공기보다 밀도가 낮아지고 열기구가 공중으로 뜨게 되는 것이지요.

[느낀점]