춤추는 뱀 - 더운 공기는 위로

 
 

준비물

  • 양초
  • 접시
  • 라이터나 성냥
  • 종이
  • 가위
  • 색연필이나 사인펜
 

실험과 관찰

    1.종이를 뱀 모양으로 자르고 색칠을 한다.

    2. 가위로 잘라낸 후 뱀에 실을 매단다.

    3. 접시 위에 양초를 올려놓고 불을 붙인다.

    4. 뱀모양으로 오려 준비한 뱀을 양초 위에 들고있으면서 관찰해 본다.

 
 

 
 

왜 그럴까요?

 

    바람을 본 사람이 있나요? 아마 없을 겁니다. 바람은 볼 수 없지만 바람이 만들어 내는 현상은 볼 수 있지요. 바람개비가 돈다던가 옷깃이 날린다던가, 때론 센 바람에 부러진 나뭇가지, 등.

    바람은 바로 공기가 움직이는 겁니다. 공기 덩어리가 언제 움직이냐구요? 예를 들어, 도가 서로 다른 공기 덩어리가 만났을 때입니다.

    높은 온도의 공기 덩어리는 낮은 온도의 공기 덩어리 보다 밀도가 작지요. 기체는 온도가 올라가면 부피가 많이 커지거든요. 그래서 밀도가 큰 찬 공기는 아래로 내려오려고 하고 밀도가 작은 더운 공기는 위로 올라가려고 합니다.

    따라서 찬 공기가 아래에, 더운 공기가 위에 있을 때엔 공기의 움직임 (바람)이 없겠지요.

 

 

    그런데 더운 공기가 아래, 찬 공기가 위에 있으면 서로 자리를 바꾸지요.

 

 

    이렇게 차가운 공기는 아래로 더운 공기는 위로 올라가는 현상을 대류라고 합니다. 공기 뿐 아니라 흐를 수 있는 물체(예를 들어 액체, 기체)라면 대류 현상을 일으킬 수 있지요.

    이번 실험에서 처럼 촛불을 켜두면 촛불 주위의 공기가 데워지지요. 그러면 그 위의 차가운 공기는 아래로, 촛불 주위의 데워진 공기는 위로 올라가는 대류가 일어나지요. 올라간 더운 공기는 시간이 지나면서 차갑게 식게 되고, 아래로 내려온 차가운 공기는 촛불에 의해 데워져 따듯해 지지요.그러면 다시 처음 상태와 같아져 다시 대류가 일어나지요.

 

 

    이 대류에 의한 공기의 움직임은 눈으로 직접 볼 수는 없지만, 공기가 움직이면서 다른 물체에 하는 일의 결과를 보고 간접적으로 알 수 있지요. 이번 실험의 경우는 바람이 촛불 위에 매달린 나선 모양의 종이를 돌리지요.

 

 

 

 

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