드라이아이스 장치원리(결혼식장에서나는 흰연기)

[얼음의미소]

최근 영재교육원의 기출문제 유형을 살펴보면 교과서를 벗어나 실생활과  관련이 있는 문제가 많이 눈에 띈다. 이는 교과서를 기본으로 하되 다양한 지식과 경험을 요구하는 문제가 출제된다는 뜻이다. 수학과 과학 모두 독서를 통한 지식 쌓기가 한 축을 이루고 그 위에 창의적 문제해결력과 사고력을 더하는 것이 합격의 지름길이다.

-공연을 할 때 무대에 하얀 연기를 발생시키는 드라이아이스 장치를 고안하고 그 원리를 설명하시오.(2005년 아주대 영재교육원)

무대에서 환상적인 분위기를 자아내는 하얀 연기를 대부분 드라이아이스 기체라고 알고 있다. 일반적으로 기체가 눈에 보이지 않는 것처럼 드라이아이스는 이산화탄소 기체를 냉각시켜 만든 것이기 때문에 눈에 보이지 않는다. 하얀 연기는 드라이아이스가 승화열(고체가 기체로 변할 때 필요한 열량)을 흡수하는 과정에서 주변 공기 중의 수증기를 액화시킨 안개(물방울)다.

드라이아이스 장치에서 하얀 연기를 많이 발생시키려면 어떻게 해야 할까?
사진: 드라이아이스

수증기의 응결량이 많도록 장치를 고안하는 것이 문제 해결의 핵심이다. 드라이아이스를 물에 넣거나 뜨거운 물을 뿌려 수증기를 응결하게 하는 방법이 있다. 고온다습한 공기와 만나게 하는 것도 좋은 생각이다. 드라이아이스로 만들어진 미세한 물방울은 매우 차갑기 때문에 마치 이불처럼 무대바닥을 덮고 정지해 있다. 따라서 시각적 효과를 내기위해 보이지 않는 곳에서 선풍기로 바람을 일으키면 더욱 멋진 모습을 만들어 낼 수 있다.

*포인트

이 문제는 물질의 상태변화 중 승화에 대한 개념을 이해해야 한다. 승화는 고체가 액체를 거치지 않고 기체로 되거나 기체가 직접 고체가 되는 현상이다. 모든 물질은 고체‧액체‧기체가 같이 존재하는 삼중점이하에서만 승화할 수 있는데 이산화탄소는 삼중점의 압력이 대기압보다 크기 때문에 승화가 일어난다.

여름철 옷장이나 신발장에 넣어두는 나프탈렌이 시간이 지나면 없어지는 것, 눈사람의 크기가 며칠 지나면 작아지는 것 등이 승화의 예다.

▽유사한 문제유형

-냉동실에 들어있던 얼음 덩어리가 며칠 후 크기가 작아진 이유.

-추운겨울에 빨래를 해서 집밖에 널어도 잘 마르는 까닭.
□ 관련교과: 초등4 열에 의한 물체의 온도와 부피 변화    

             중1 물질의 상태변화와 에너지

[정우철]

1등 좋은 정보 얻고 가요