역학시연자료

메탄올 대포

정덕 2012. 11. 1. 15:07

 

목  적 : 작용 반작용의 원리를 알 수 있다.

 

준비물 : 필름통 2개, 작은 나사못 2개, 압전기, 연결 도선, 메탄올, 절연테이프,

                 커터 칼, 송곳, 글루건, 스포이드(스프레이)

 

방  법

①  필름통 하나의 옆면에 바닥으로부터 1cm 정도 떨어진 위치에 구멍을 뚫고 나사못을 박고 압전세라믹스의 전선을 연결한다.

②  필름통 바닥 면에 구멍을 뚫어, 나사못을 끼우고 전선으로 압전기의 다른 극과 연결한다.

      이때 나사못의 끝이 2~3mm 정도의 간격이 되도록 조절한다

③  또 다른 필름통을 그림과 같이 다듬는다.  ㉮부분은 둥글게 깎아내고 압전세라믹스가 꼭 낄 수 있는

     홈을 만든다.  ㉯부분의 둥근 홈이 사진에서처럼 앞에서 손질한 필름통과 잘 맞도록 다듬는다.

④  두 개의 필름통을 사진처럼 이어서 글루건으로 붙인다.  압전세라믹스의 스위치가 사진과 같이

     위치하도록 글루건으로 고정시킨 후 붙인다.

⑤  필름통에 스포이드로 메탄올 1방울을 넣거나 스프레이로 한두 번 메탄올을 뿌려준다.

     필름통 뚜껑을 닫고 약간 흔들어 메탄올을 기화시킨다. 메탄올의 양을 절대로 1방울 이상 넣지 말 것.

⑥  필름통 뚜껑을 사람이 없는 방향으로 약간 비스듬하게 위로 잡고, 압전기를 눌러 점화를 시킨다.

결  과 : 스파크가 일어나는 동시에 큰 폭음과 함께 필름통은 멀리 날아간다.

 

원  리 : 스파크에 의해 메탄올 증기가 폭발하면서 이산화탄소와 물이 생성되고, 그 압력으로 필름통이 멀리 날아간다.

①  반응식:

②  어두운 실내에서 실험하면 청색 불꽃이 선명하게 보인다.

③  압전기 : 전자라이터의 점화기, 휴대용 부탄가스 버너의 점화기, 가정용 가스레인지 점화기 등으로 사용하는 소자. 고물상에 가면 못쓰는 휴대용 가스레인지에서 떼어 낼 수 있다.

  로셀염과 같은 특수한 결정은 특정 방향으로 순간적으로 큰 압력을 주면 결정 양단에 수천 볼트 이상의 큰 전압이 생긴다. 이런 성질을 지닌 결정의 양단에 전극을 연결해 두고 두 전극 사이를 수 ㎜쯤 간격을 둔 후 결정에 순간적으로 압력을 가하면 두 전극 사이에는 고전압이 생겨 전극 사이에서 불꽃이 튄다. 이것이 압전 소자의 원리이다. 압전 세라믹은 외부에서 누르는 힘에 의해 전기를 발생시킨다. 압전 세라믹을 누르면, 두 극을 각각 다른 나사못에 연결하였으므로 필름통 속의 못 끝에서는 불꽃이 생긴다. 한편 필름통 속의 메탄올은 쉽게 증발하여 증기 상태가 되어 공기와 혼합되어 있다. 이 혼합 기체는 약한 전기 불꽃에 의해서도 쉽게 연소되고, 연소 할 때에는 빛과 함께 많은 열을 내며 부피도 늘어난다. 방아쇠를 당기면, 필름통 속 메탄올의 격렬한 연소 반응으로 필름통 속의 압력이 증가하여 뚜껑을 앞으로 밀어내게 되고 이때 폭음이 생긴다. 소리가 크고 사람이 맞으면 위험할 수 있으므로 반드시 때와 장소를 잘 보고 시연해야 한다