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“모세관 현상”
<과학부분>
이름 (장 주 영)
학교 (신광초등학교)
학년 (5학년)
-2012년 1월 21일-
<차 례>
contents
◆ 과학 탐구 주제 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 3
◆ 과학 탐구 동기 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 3
◆ 과학 탐구 내용 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 3~9
1 . 모세관 현상이란? ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 3
1) 모세관 현상의 정의
2) 모세관 현상의 원리
2 . 메니스커스란? ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 3~4
1) 메니스커스의 정의
2) 두 가지 메니스커스 현상
3) 실제 모세관 현상과 메니스커스 현상
3 . 우리 주변에 모세관 현상이 사용된 예 ?????????????????????????????????????????????????????? 5
1) 혈액형 검사
2) 예술 작품
…(생략)
5~9
1) 가설 설정
2) 모세관 현상을 이용해 종이 꽃잎 피우기
3) 실험 결과
4) 가설 설정
5) 모세관 현상을 이용해 깨끗한 물을 만드는 실험
6) 실험 결과
7) 결론
◆ 느낀 점 및 더 알고 싶은 점 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????
◆ 관련 사이트 및 참고 자료 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????
◆ 과학 탐구 목표
- 모세관 현상과 메니스커스의 정의를 알고 모세관 현상이 어디에 어떻게 이용되는지 알 아보며 모세관 현상을 이용한 실험을 통해 알아보는 것.
◆ 과학 탐구 동기
- 예전에 엄마께서 가짜 연꽃을 사셨다. 그리고 그 연꽃을 물 위에 놓으셨다. 엄마께서 는 시간이 지나면 그 가짜 연꽃의 잎이 점점 펴질 것이라고 하셨다. 처음에는 믿겨지지 않았다. 하지만 정말로 점점 펴지기 시작했다. 이 현상이 ‘모세관 현상’과 관련 있다는 것을 알게 되었다. 그래서 이 모세관 현상에 대해 더 알고 싶었다.
◆ 과학 탐구 내용
1 . ‘모세관 현상’ 이란?
1) 모세관 현상의 정의
- 액체 속에 폭이 좁고 긴 관을 넣었을 때, 관 내부의 액체 표면이 외부의 표 면보다 높거나 낮아지는 현상이다. 액체의 응집력과 관과 액체 사이의 부착 력에 의한 현상이다.
즉, 액체 속에 모세관을 세우면 관내의 액면이 관 외부의 자유표면보다 높 아지거나 낮아지는 현상을 말한다. 모관현상이라고도 한다.
액체의 분자와 관의 재료인 물질 분자의 부착력이 액체의 응집력보다 크면 관 속의 액면은 자유표면보다 높아지며 그 모양이 오목(凹)해지고, 부착력이 응집력보다 작으면 액면은 자유표면보다 낮아지고 그 모양이 볼록(凸) 해진 다.
2) 모세관 현상의 원리
- 모세관 현상은 액체의 표면이 스스로 수축하여 가능한 한 작은 면적을 취하 려는 힘이다. 액체의 표면을 이루는 분자 층에 의하여 생긴다. 즉 표면장력에 의해서 생기는 현상이다.
2. 메니스커스(meniscus) 현상 이란?
1) 메니스커스의 정의
- 모세관현상에 의해 만곡된 표면을 메니스커스(meniscus)라고 한다.
2) 두 가지 메니스커스 현상
- 1번째 : 관과 액체 사이의 부착력이 액체의 응집력보다 강한 경우이다. 부착 력이 응집력보다 강하기 때문에 액체의 표면이 오목해져 관 안의 액 체의 표면이 높아진다. 물이 대표적인 예다.
- 2번째 : 액체의 응집력보다 관과 액체 사이의 부착력이 강한 경우이다. 응집 력이 부착력보다 강하기 때문에 액체의 표면이 볼록해져 관 안의 액 체의 표면이 높아진다. 수은이 대표적인 예다.
3) 실제 모세관 현상과 메니스커스 현상
모세관의 외부 표면에도 부착력의 의해 물이 달라붙는다.
반면 모세관의 중앙 부분에는 물이 유리의 부착력 보다는 중력이 더 크게 작용해서 오목한 모습을 보인다.
- 동일한 양의 물과 수은을 수조에 담아 놓고, 모세관을 세웁니다. 그러면 물의 경우에는 ∪자로 움푹 패이면서 물이 빨려 들어가는 것을 볼 수 있고, 수은의 경우에는 실제 수은의 높이보다 덜 미치는 정도의 높이로 ∩자 모양으로 있는 것을 볼 수 있습니다.
표면에는 부착력이 최대로 작용해서 많이 끌려온다.
모세관과 부착력이 없기 때문에 그들만의 강한 응집력으로 똘똘 뭉쳐 움푹 아래로 들어갔다.
3) 우리 주변에 모세관 현상이 사용된 예
- 혈액형 검사 : 손가락 끝을 바늘 같은 기구로 살짝 찔러서 피를 한 방울 정 도 나오게 한 다음에 이 피를 조그만한 파이프 같은 기구 속 에 빨려 들게 하는데 모세관 현상으로 인해 피가 그 안으로 들어가게 됩니다. 그리고 그 피를 채취하여 세 군데 정도 혈 액형 관별 시약에 묻혀서 응집이 되는 것으로 검사를 한다.
- 예술 작품 : 어떤 물감 통 에다가 종이를 담가 넣고 시간이 지나니까 종이에 물이 빨아 올려 들어가서 색이 칠해지는 것을 볼 수 있는데 역 시 모세관 현상이다.
- 식물 : 모세관 현상은 물이 상승하는 한 원인이다. 직경이 매우 작은 관을 물 위에 세우면 관 속의 수면은 관 밖의 수면보다 높게 되어 관의 직경이 작을수록 이러한 모세관 현상은 더욱 두드러지게 나타난다. 뿌리에서 흡수한 물은 물관을 통해 상승하는데, 이 물관 자체는 세포가 기둥처 럼 연결된 매우 가느다란 관이다. 따라서 물관에서 일어나는 모세관 현상도 물이 상승하는 일익을 담당하고 있다.
3. 모세관 현상을 이용한 실험 과정
<실험 1> 모세관 현상을 이용해 종이 꽃잎 피우기
<가설 설정> 종이꽃을 물에 넣으면 꽃잎이 점점 펴질 것이다.
<준비하기> 물, 그릇, 종이꽃, 파란색과 빨간색 볼펜, 파란색과 빨간색 색연필
<실험 start>
1. 종이에 여러 가지 꽃 모양을 그린 후 색칠한다.
2. 그 그림을 다 자른다.
3. 꽃잎을 다 접는다.
4. 그릇에 물을 가득 붓는다.
5. 다 접은 꽃을 물 위에 띄운다.
6. 꽃이 점점 펴질 것이다.
7. 다 필 때까지 기다린다.
<실험 결과> 종이꽃이 물에 닿자마자 바로 꽃잎이 펴졌다.
<실험 2> 모세관 현상을 이용해 깨끗한 물을 만드는 실험
<가설설정> 깨끗한 물이 될 것이다.
<준비하기> 종이컵 2개, 흙탕물, 키친타올
<실험 start>
1. 흙탕물이 들어있는 종이컵과 빈 종이컵에 키친타올을 넣어 연결한다. (2시 55분에 시작)
2. 흙탕물이 키친타올을 통해 빈 컵으로 흘러간다.
3. 3시 35분이 되자 0.3cm 정도 물이 채워졌다.
4. 5시 18분이 되자 0.7cm 정도의 물이 채워졌다.
5. 6시가 되자 1.2,cm 정도의 물이 채워졌다.
6. 6시 이후 변화가 없다. 두 종이컵의 양이 비슷해졌다.
<실험 결과> 키친타올이 흙탕물에서 물만 다른 종이컵에 흘려보냈다. 하지만 깨끗한 물은
아니었다. 불순물이 조금 섞여있어서 그런지 약간 치즈 색깔 이였다.
4. 탐구 결과
< 실험 1의 결론 >
종이는 가느다란 관가 같은 섬유들이 엉켜있다. 따라서 물이 가느다란 관 사이의 틈을 통해 스며들어가게 되는데 이것을 ‘모세관 현상’이라고 한다. 이렇게 종이꽃 사이로 스며들어간 물이 종이를 부풀리면서 종이꽃이 펼쳐지게 된 것이다. 그러므로 종이꽃뿐만 아니라 종이를 접은 후 물에 띄우면 저절로 펴질 것이다.
<실험 2의 결론>
키친 타올이 거름종이 역할을 하기 때문에 흙탕물의 흙을 뺀 물만 빈 종이컵으로 흘러가는 것이다. 하지만 작으나 흙들은 너무 작은 나머지 흡수해 버려 조금 불순물이 들어간 것이고, 조금 알갱이가 큰 흙들은 걸러 낼 수 있었던 것이다.
5. 느낀 점 및 더 알고 싶은 점
모세관 현상이 우리 주변에서 흔히 볼 수 있다는 것을 알게 되었다. 우리 주변에 있는 거의 모든 것은 과학과 깊은 관련이 있는 것 같다. 모세관 현상을 이용한 실험을 할 때도 재밌었다. <실험 2>에서 시간이 좀 오래 걸리긴 했지만 그래도 재미있었다. 다음에 또 기회가 된다면 모세관 현상과 메니스커스에 대하여 좀 더 자세하게 알아보고, 종이에 따라 물을 흡수하는 속도가 어떻게 다른지를 알아보고 싶다.
6. 참고 사이트 및 참고 자료
1. http://blog.naver.com/at3650/40087811156
2. http://blog.naver.com/rek12345?Redirect=Log&logNo=100121066908
3. http://dv998.blog.me/130088808691
4. http://100.naver.com/100.nhn?docid=62985
5. http://terms.naver.com/entry.nhn?docld=419753
6. http://mybox.happycampus.com/ponycany/2065072/?agent_type=naver
7. http://ask.nate.com/qua/view.html?n=10272993
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