삼투현상과 모세관현상

탐구 주제 : 식물의 물관에서 물이위로 상승하는 원인이 되는 모세관현상과, 뿌리가 물을 흡수할 때 일어나는 삼투현상은 무엇인가? 또, 이런 현상에대한 결과가 다르게나오려면 어떤것에 변화를 주어야할까?

삼투현상과 모세관현상

반/ 번호 / 이름
탐구 주제 : 식물의 물관에서 물이위로 상승하는 원인이 되는 모세관현상과, 뿌리가 물을 흡수할 때 일어나는 삼투현상은 무엇인가? 또, 이런 현상에대한 결과가 다르게나오려면 어떤것에 변화를 주어야할까?

← 식물의 뿌리가 물을 흡수하는것은 삼투현상 덕분이다.

얼마전, 학교에서 수업을 하면서 나는 모세관 현상과 삼투현상에 대해 듣게되었다. 물론 우리 생물 선생님께서는 자세히 설명해 주셨지만, 모세관 현상에대한 설명은 조금 부족해서 조금더 자세히 알고싶기도 했고, 기록으로 남기기 좋은 주제라고 생각했다. 그래서 이러한 주제로 탐구를 하기로 결정했다.

가설 설정 :
1. 모세관 현상은 그 액체에 따라 결과가 다를것이다.
2. 삼투현상은 사이를 막고있는 막의 종류와 양쪽에 들어간 액체의 농도에 따라 결과가 바뀔것이다.

준비물 :
물, 설탕, 굵기가 다른 유리관 3개, 물을 담을수 있는 큰 대야 등, 수은 (준비물을 (특히수은) 직접 준비하기에는 어려움이 따르므로, 인터넷 조사를통해 정보수집), 당근, 셀로판지, 페트병, 펜, 비닐랩
탐구 방법: 주로 인터넷조사를 이용..

첫 번째실…(생략)

시해둔다
3. 당근을 반으로 자르고, 속을 판다
4. 속을 판 당근에 설탕물을 넣는다
5. 물이담긴 대야에 당근이 잠기지 않을정도의 높이를 조절하고, 넣어둔다.
6. 물이 증발해서 실험결과에 영향을 주지 않도록 비닐 랩을 씌워둔다
7. 변화를 관찰한다


탐구 결과 및 자료해석

첫 번째 실험의 결과

먼저 아까부터 말하던 모세관 현상이란 식물 내에서 물이 위쪽으로 상승하고, 양분이 골고루 전달될 수 있도록하는 현상 중 하나이며, 그 원리는 다음과 같다.
액체 속에 폭이 좁고 긴 관을 넣었을 때, 관 내부의 액체 표면이 외부의 표면보다 높거나 낮아지는 현상. 액체의 응집력과 관과 액체 사이의 부착력에 의한 현상이다. 식물의 뿌리에서 무기양분과 물을 흡수하는 것을 이것으로 설명할 수 있다.
출처 : 네이버 백과사전

쉽게 설명하자면, 유리관과 물사이의 부착력이, 물분자 사이의 잡아당기는 힘보다 크기 때문에. 유리관이 물기둥으로 변하는것을 볼 수 있다.
하지만 수은의 경우, 유리관과 수은사이의 부착력이, 수은의 응집력(서로 붙어있으려고 하는성질)보다 작으므로, 오히려 아래로 하강, 볼록해지는것을 볼 수 있다.

결국 첫 번째 실험은, 위에서 말한것처럼, 물을 이용했을때는
오목한 모양으로 상승한 것을 볼 수 있고, 수은으로 실험했을때는 볼록한 모양으로 기둥이 하강한것을 볼 수 있다.

두 번째실험 결과.

먼저 삼투현상이란, 반투과성 막을 사이로 한 농도가 다른 액체에서, 양쪽의 농도를 맞추기 위해 저농도에서 고농도로 용매분자가 이동하는것을 말한다. 여기서 반투과성 막이란, ‘용매(일반적으로 물)와 용질의 일부만 통과를 허용하고 다른 용질의 통과는 허용하지 않는 막’ 이다. (출처 : NAVER용어사전)

← 삼투현상의 원리를 이해하기 쉽게 정리해놓은 그림.


그러므로, 두 번째 실험의 결과는 간단하다. 반으로 자른 페트병은 고농도, 대야는 저농도이므이고, 페트병 입구에 붙인 셀로판지는 반 투과성 막 이므로, 그 막을 사이에두고 물분자가 대야에서 페트병으로 이동하게된다. 즉 페트병에 들어있는 물의 양이 많아져, 높이가 상승하게된다.








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(만드느라 고생좀한..) 실험과정에대한 설명. 사진이 없는관계로 대신해서 그림이라도 그려보았다.


마지막실험.

마지막실험은 똑같이 삼투현상과 관련된 내용이므로 더욱 간단하다.
왼쪽에 보이는 사진처럼. 비닐랩을 씌워 놓았는데도 물의 높이가 줄어들었음을 알 수 있다.
그 사실은, 당근 속의 물의 양이 많아졌고, 높이가 상승했다는 것을 증명한다.

계속해서 설명하고 있는 삼투현상의 원리. 설탄분자는 무거워 움직이지 않고, 물분자가 농도를 맞추기위해 움직이고있다.


세가지 실험에 대한 결과가 모두 나왔다.
이번 실험에서

삼투현상의 원리와 모세관현상의 원리,
모세관현상에서 담겨있는 액체와 결과와의 관계에대해 알 수 있었다.

이것으로 자유탐구 보고서를 마치겠다.