저절로 가라앉았다가 일정한 시간이 지난 뒤에 다시 수면으로 떠 올라오는 잠수함을 만들어 보자. 간단한 화학반응이 일어나는 동안 우리가 만든 잠수함은 혼자서 떴다 가라앉았다 한다. 필요한 물품들은 주위에서 쉽게 얻을 수 있는 것들이다.
목 적 : 물 속의 물체가 받는 중력과 부력을 서로 겨루게 꾸민 다음, 중력이 커지면 물 속으로 가라앉고, 부력이 커지면 물위로 떠오르게 되는 실험을 통해서 부력의 개념을 알 수 있다.
준비물 : 빈 요구르트 병, 송곳, 초시계, 50cm자, 1.5리터 PET병, 고무찰흙 조금, 핀침1개, 얇은 비닐 또는 위생팩, 고무밴드, 휴지, 추 또는 분동(20g), 탄산수소나트륨(NaHCO3), 구연산(C6H8O7), 약 숟가락,
방 법
① 송곳을 사용하여 빈 요구르트 병의 바닥에 서너 개의 구멍을 뚫는다
② 요구르트 병에 20g의 추를 넣고, 구연산 한 숟가락과 탄산수소나트륨 세 숟가락을 휴지에 싸서 넣는다. 구연산과 탄산수소나트륨 대신 발포정(한 알을 덩어리로 혹은 가루로 만들어서)을 휴지로 둘둘 말아서 넣어도 된다
③ 얇은 비닐 혹은 랩으로 요구르트 병 입구를 덮고 고무밴드로 단단히 밀봉시킨 후, 랩에 핀침으로 작은 구멍을 서너 개 뚫는다
④ 이 요구르트 병을 ‘타이타닉’이라고 이름 붙이고, 고무찰흙 조금으로 예쁘게 꾸민다
⑤ 페트병의 입구쪽의 윗부분을 짤라 수조를 만들어 물을 가득 넣고, 타이타닉을 PET병의 물위에 띄운다. 어떻게 되나?
결 과 : 잠시 후에는 타이타닉이 서서히 물 속으로 가라앉았다가 2-3분 후에는 타이타닉이 물위로 떠오르고 가라앉기를 반복한다
원 리 : 물에 구연산이 녹으면서 탄산수소나트륨과 반응하여 이산화탄소가 발생한다.(발포정을 넣은 경우는 발포정이 물에 녹으면서 이산화탄소가 발생한다.) 발생된 이산화탄소가 물을 밖으로 밀어내면 부력이 커져서 위로 뜬다. 위로 뜨면 이산화탄소가 위의 구멍으로 나가 버리면 부력이 작아져서 다시 가라앉는다. 이 과정을 반복하면서 타이타닉이 오르락내리락 하는 것을 계속 한다.
6) 유의점 : 랩에 뚫은 구멍이 너무크면 발생한 이산화탄소가 이 곳을 통하여 빠져 나가버리므로, 타이타닉 바닥에 난 구멍을 통해 밀려나가는 물의 양이 적어져서 타이타닉은 떠오르지 않는다. 즉, 랩에 뚫은 구멍은 가능한 작아야 하지만, 너무 작으면 타이타닉이 물 속으로 가라앉는데 오랜 시간이 걸린다