음, 소금, 소주잔이나 작은 시험관, 설탕물, 식용색소, 나무젓가락이나 빨대, 넓은 그릇, 온도계(없어도 상관없음)
3. 활동내용
냉장고 없이 얼음과자 만들기
4. 실험방법
① 넓은 그릇에 잘게 부순 얼음을 넣는다.
② 얼음과 소금의 비율이 3:1이 되도록 소금을 골고루 뿌리고 빨대로 잘 저어 준다.(이때 온도계가 있으면 온도를 재본다.)
③ 소주잔이나 작은 시험관에 설탕물과 색소를 탄 물을 넣는다.
④ ③을 얼음과 소금이 있는 넓은 그릇에 묻어 둔다.
⑤ 20-30분 후에 시험관을 꺼내 설탕물이 어떻게 되었는지 보고 다 얼었으면 꺼내 먹는다.
5. 원리
신기하게도 작은 시험관 안에 들어 있던 설탕물은 어느새 얼음과자로 변해 있을 것이다. 그냥 얼음에 설탕물을 넣으면 얼음과자가 되지 않는다. 그러나 얼음에 소금을 넣으면 온도가 아주 내려가게 된다. 겨울철 온도가 영하로 내려가면 길가의 눈이나 물이 얼어 있다. 그러나 웬만한 겨울 날씨에도 바닷물은 얼지 않는다. 그 이유가 바로 바닷물이 소금물이기 때문이다. 이렇게 물에 어떤 물질이 녹아 있으면 순수한 물의 어는 온도인 0도가 되어도 얼지 못하고 온도가 아주 많이 내려가야만 얼 수 있다. 물에 들어 있는 물질이 많을수록 더 낮은 온도에서 얼게 되지요. 이것은 한강에도 적용이 된다. 옛날 한강 물이 깨끗했을 때에는 겨울철에 한강이 얼어서 그 위에서 스케이트도 탔다고 한다. 그러나 요즘은 한강이 오염이 많이 되어서 그 안에 불순물이 많기 때문에 겨울철 온도가 영하로 내려가도 얼지 않지요. 그렇다면 왜 소금이나 다른 물질은 물의 어는 온도를 낮추는 것일까? 즉, 얼음에 소금이 들어가면 왜 얼음이 녹게 되는 것일까? 그 이유는 소금이 얼음에 닿아서 불규칙한 상황을 만들어 주기 때문이다. 얼음보다 물이 더 불규칙한 분자 배열상태를 가지고 있다는 것을 인식한다면 쉽게 이해가 될 것이다. 얼음에 있던 분자가 열을 받아서 더 활발하게 움직여 불규칙한 배열을 갖는 물이 되는 경우도 있지만, 소금이 얼음에 닿아서 얼음이 불규칙한 배열을 가질 수 있도록 도와주어서 물이 될 수도 있는 것이다. 소금을 뿌릴 때 얼음의 온도가 영하 0.5도라고 한다면 이 온도에서 얼음이 물로 변해 버렸으니 얼음의 어는 온도가 낮아진 셈이 되는 것이지요. 이것을 \'어는점 내림\' 현상이라고 한다. 어는점 내림 현상에 의해 얼음이 물로 변할 때 온도가 많이 내려가게 된다. 그것은 물이 얼음보다 에너지를 많이 가지고 있는 상태이므로 얼음이 녹을 때 주위에서 열을 빼앗기 때문이다. 그래서 간이 냉동실을 만들 수 있는 것이다.
Ⅵ. 과학탐구 실험사례(용액의 이름 알아 맞추기)
1. 학습 문제
용액의 분류 방법을 이용하여 용액의 이름을 알아보자.
2. 준비물
리트머스 시험지, 페놀프탈렌 용액, 비눗물, 식초, 묽은 수산화나트륨용액, 사이다
3. 학습 활동
1) 활동 내용
(1) 용액의 성질을 알 수 있는 실험 방법을 알아보자.
(2) 냄새를 맡거나 색깔을 보고 용액의 이름을 알아 맞추어 보자.
(3) 리트머스 시험지와 페놀프탈렌 용액으로 실험하고 용액의 이름을 알아보자.
2) 활동 결과
용액의 성질을 알 수 있는 방법은 무엇인가?
3) 활동상의 유의점
다양한 용액을 활용해 다양한 활동이 되도록 한다.
참고문헌
문음사·이칭찬 / 교육방법 교육공학
번영계·김영환 외 / 교육방법 및 교육공학, 학지사
백영균·박주성(2005) / 교육방법 및 교육공학, 학지사
오만록 / 학교 교육의 이론과 실제, 형설출판사
조희형(2001) / 통합적 탐구과정의 의미, 교수·학습 평가, 과학교육
정세구(1997) / 탐구 수업, 배영사
한면희(1985) / 미래지향적 교육과정, 배영사