구름 만들기

 
 

준비물

  • 병 (손이 전부 들어갈 수 있는 입구가 큰 병)
  • 고무장갑
  • 성냥이나 라이터
 

실험과 관찰

    1. 병 안에 물을 조금 넣는다. -벽면에 골고루 뭏을 정도로만.

    2. 물을 넣은 후 입구에 랩을 씌어 5분 정도 둔다.

    3. 랩을 벗기고 향을 피워 병안에 연기를 피운다.

    4. 고무장갑으로 입구를 막고 바깥쪽에서 안쪽으로 손을 밀었다 뺐다 하면서 병안을 관찰한다.

 
 

 
 

왜 그럴까요?

 

    공기 중에는 항상 기체상태의 물인 수증기가 있지요. 그리고 온도가 높을수록 일정한 부피에 더 많은 양의 수증기가 공기 중에 있을 수 있습니다.

    더운 공기가 식을 때 (낮은 온도로 될때) 여분의 수증기는 작은 물방울들로 액화하지요. 공기와 같은 기체의 온도를 변화시키는 한 방법은 기체를 일정한 부피의 용기에 넣어 부피가 변하지 않게 하면서 가열하거나 냉각시키는 것입니다.

 

 

    *실제로는 물분자들은 용기에 비해 아주아주 작으며(물분자의 지름은 1cm의 1/5000,000,000 정도) 작은 부피에도 수 없이 많이 들어있습니다. (커피잔 정도의 부피의 공기에 100,000,000,000,000,000,000 개 정도)

    가열하거나 냉각시키지 않고도 기체의 기온도를 변화시킬 수 있습니다. 바로 부피를 변화시키는 것입니다.

    열을 더하거나 빼지 않으면서 기체의 부피를 작게 하면, 온도가 올라갑니다. 반대로, 부피를 크게 하면 온도가 내려갑니다.(부피를 빠르게 변화시킹 때에도 열이 출입할 시간이 없으므로, 이 경우에 해당됩니다.)

    그릇의 아래에 물을 넣고 고무장갑으로 입구를 씌우면 작은 공기 덩어리가 갇힙니다. 그런 후 한참 두면, 그 온도에서 최대한 많은 양의 수증기가 공기 중에 있게 됩니다. 그러다가 고무장갑을 위로 들어 올리면 부피가 늘어나지요. 그 결과 그릇 안의 기체의 온도가 내려가고, 따라서 작은 물방울들이 생기지요.

 

 

    향은 왜 피웠냐구요? 온도가 낮아져 수증기가 일부 물방울이 되려고 할 때 분자들이 달라붙을 것이 있으면 더 빨리 일어나거든요. 향이 타면서 공기 중에 아주 작은 알갱이들을 내어놓지요. 연기가 바로 이 알갱이들이 모여있는 것입니다. 물분자들이 이 알갱이를 중심으로 모여 물방울을 빨리 만들게 되지요.

 

 

    구름은 지표면에서 좀 떨어진 곳 (우리가 하늘이라고 부르는)에 작은 물방울들이 모여있는 것입니다. 이 구름은 이번 실험에서 살펴 본 것과 거의 같은 원리로 생깁니다.

    지표면에서 위로 올라갈수록 대기압이 낮아집니다. 지표의 열로 데워진, 수증기를 많이 포함한 공기 덩어리가 위로 올라가면, 대기압과 같이 기압이 낮아집니다. 그러면 부피가 커지게 됩니다. 그러면 온도가 낮아지고, 물방울이 생기게 됩니다. 공기 중의 먼지들이 물방울이 생기는 것을 도와주구요.

 

 

 

 

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