과학영재수업 2.열역학 (2022.06.25. <토>)

오늘 영재수업은 열과 부피 및 압력에 관한 수업을 진행하였다. 압력이 일정할때 온도에 따른 부피변화와 부피가 일정할 때 온도의 변화를 알아보는 실험들을 진행하였다.

1. 오줌싸개 인형 관찰하기
온도에 따른 부피의 팽창과 수축을 관찰하기 위해 오줌싸개 인형 관찰 실험을 진행하였다. 처음에 학생들에게 오줌싸개 인형이 물을 뿜어내는 모습을 보여주고 왜 그럴까 추론해보는 시간을 가졌다.
이후에 온도에 따라 부피가 왜 팽창하고 수축하는지 설명도 추가해서 해주었다. 설명을 하면서 이상기체 방정식을 써놓고 왜 이런 현상이 일어나는지도 설명을 하였다.
또 학생들이 우리 주변에 공기도 무게가 있고, 공기 분자들이 있다고 추가로 설명해주었다. 그리고 지표면에서 위로 향할 수록 공기 분자들은 줄어들고 기압도 줄어듦을 설명하였다.



2. 구름 발생 원리 알아보기
이 실험은 초등 과학 교과에 나오는 실험이라 간단하게 시범실험만 하였고, 왜 구름이 발생하는 현상이 일어나는지 자세하게 설명을 하였다. 단열 팽창에 따른 온도감소로 인한 공기의 포화수증기압의 감소로 인한 응결현상을 설명하였다.
사실 실험 자체는 학생들이 신기해 하지만, 왜 이런 현상이 일어나는지에 대한 이해도는 조금 부족하다는 생각이 많이 들었다. 최대한 쉬운 말로 설명을 하려고 해도, 공기분자나 수증기나 눈에 직접 보이는 것들이 아니다 보니 학생들이 이해하기 조금은 어려워 하는 것 같았다.



3. 스털링 엔진관찰하기
학생들에게 열을 동력으로 삼아 움직이는 스털링 엔진에 대하여 간단하게 설명하고, 열효율에 대하여서도 잠깐 설명하였다. 사실 이 내용은 고등학교 물리 수준의 지식이 필요할 거 같아서 학생들에게 자세한 설명은 생략하였다. 단순하게 열을 통해 엔진내부가 수축과 팽창을 반복함으로써 우리가 열에너지를 운동에너지로 변화시켜 동력을 얻을 수 있다고 만 말했다.


4. 솔라벌룬 날리기
마지막 활동으로는 솔라벌룬 날리기를 하였다. 총 2번의 실험을 진행하였는데, 비닐이 얇아서 처음 실험은 실패하였고 2번째 실험에서는 솔라벌룬이 날아가는 것을 관찰할 수 있었다. 아쉽게도 영상은 찍지 못했다..ㅠㅠ
태양빛의 흡수를 통한 비닐 속 공기의 열에너지 상승에 따른 부피 증가로 인해 비닐 풍선이 나는 원리를 학생들에게 설명해주고 보여주고 싶었다.

 

이번 수업은 학생들이 마지막 솔라벌룬을 제대로 못 날려본 것이 아쉬웠다. 그리고 학생들이 과학적 개념을 조금 어려워하는 것 같고, 지루해 하는 것 같아서 조금더 쉬운 언어로 풀어서 설명하는 것이 필요하다고 생각했다. 그리고 최대한 학생들이 가시적으로 관찰할 수 있는 실험들로 준비해야겠다고 생각을 했다.

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