대류 환 (Convection Square)

 

 

 

목  적 : 대류의 모습을 보인다.

 

준비물 : 사각유리관(φ2cm, 30×25cm), 스탠드, 버너, 색소.

 

방  법 :

① 그림과 같은 유리관을 만들고 스탠드에 고정한 후 물을 채운다. 튜브의 위 입구에 색소나 잉크를 한 방울 떨어뜨리고 물이 어떻게 움직이는지 살펴보자.  움직임이 있는가?

②  이번에는 버너로 한쪽을 가열하면 어떻게 되는지 살펴보자.  움직임이 있는가? 왜 그렇게 되나?

 

결  과 : 튜브에 물을 넣고 가열하지 않을 때는 움직임이 없으나, 한쪽 끝을 가열하면 그 튜브를 따라서 시계방향으로 물이 회전을 하게된다. 이러한 대류현상을 쉽게 관측하기 위하여 튜브의 위 부분에 잉크나 색소를 주입하면 잉크(색소)가 물과 같이 순환하기 때문에 관찰하기가 좋다.

 

원  리 :  이러한 대류가 일어나는 것은 물의 경우 4℃일 때 가장 부피가 작고(비중이 가장 크고), 가열되거나 냉각될수록 그 부피가 커지기 때문에 비중이 작아진다.  따라서 고온의 물일수록 가벼워 위로 올라가고, 그 자리를 높은 비중의 찬물이 채우게 되므로 물이 순환하게 된다. 이와 같은 현상은 기체에서도 일어나고, 난로를 피워 놓으면 더운 공기는 위로 올라가고 찬 공기는 아래로 내려와 방 전체가 따뜻해진다.