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(1)탐구주제: 세제에 수소기체를 넣으면 거품이 만들어질까?
(2)탐구하게 동기: 내가 평소 때 수소에 대해 관심이 많았기 때문에 이번 방학을 이용하여 수소기체에 대한 탐구를 해보게 되었다. 그리고 세제라면 거품이 나게되어 있는데 과연 수소도 그럴까 하여 해보게 되었다.
(3)탐구를 통하여 알아보고 싶은 점
①수소기체는 우리에게 얼마나 쓰이는지 궁금하다.
②수소기체가 어떤 방법으로 만들어지는지 궁금하다.
③세제에 과연 수소기체 거품이 만들어질까?
④수소의 이점이 무엇인지 궁금하다.
(4)탐구실행 방법
?탐구기간: 8월8일～8월10일까지
?탐구대상: 수소기체
?탐구방법
-인터넷이나 서적에서 찾아보았고 내가 직접 실험도구를 가지고 실험을 해보았다.
?탐구에 필요한 준비물
-마그네슘, 세제거품, 스포이트, 고무관, 고무줄, 삼각 플라스크, 고무마개, 염화칼슘관, 알콜램프, 라이터
?주의사항.
수소는 `펑`하고 폭발하기 때문에 주의해야 한다. 그리고 염산이나 염화 칼슘관같은 약품과 실험도구를 다룰 때 조심히 다뤄야 한다.
?탐구절차
① 실험 세팅은 왼쪽에 플라스크가 들어갈 수조, 다음 오른쪽에 염화칼슘관, 다음 오른쪽에 고무관을 설치하고 고무관이 거품 세제가 들어 있는 곳에 집어넣는다.
②가지 달린 플라스크 안에 소량의 마그네슘을 넣은 후 염산을 가한다. 이때 고무마개는 꼭 막는다.
③ 염화칼슘관을 거쳐서 나온 수소 기체가 거품을 크게 일으키면서 부풀게 된다. ④ 부풀게 된 거품을 걷어 공중에 띄어 보낸다.
⑤ 그 수소기체 거품을 잘 살펴본다.
⑥ 얼마 뒤에 터진다.
?거품세제의 양에 따른 수소기체
시간(분)
1
2
4
6
7
개수
8
10
15
16
13
(5)탐구내용과 결과 정리
염산에 마그네슘을 집어넣으면 수소 기체가 발생한다. 수소 기체는 일반 기체보다 가볍기 때문에 생성되면 위로 올라가게 된다. 이런…(생략)
성질을 이용해서 세제 거품에 수소 기체를 가둬 날려보내다가 터지게 된다. 실험에서 염화칼슘관에 들어있는 염화칼슘은 습기를 제거하기 위해서 이다. 그리고 수소거품이 시간이 지남에 따라 변화한다. 세제를 넣었을 때 6분 까지는 오르다가 세제가 없어지기 시작할때부터 수소거품의 개수가 줄어들기 시작하였다.
(6) 탐구를 통하여 알게 된 점
이번 탐구를 통하여 수소에 대한 궁금점을 풀게 되었고, 앞으로 우리 미래에는 수소가 필요하다는 것을 느꼈다. 수소의 이로운 점에 대해서도 알게되었다. 수소의 이점은 재생에너지의 가장 이상적인 매개체로써 이라는 것이다. 수소는 태양에너지나, 재생된 전기에너지로부터 물의 분해를 통하여 얻게 된다. 수소가 연소되거나 전기로 변환되어도 직접적인 산출물은 물이다. 이것은 환경에 완전 무해하고 다시 사용될 수 있다. 수소의 사용은 기후변환의 원인물질의 배출을 줄일 수 있고 대기오염 물질을 줄일 수 있다. 불행하게도 수소에너지 사용의 확산에는 경제적이나 기술적인 면에서 현재로서는 유용하지는 않다. 현재 수소의 사용은 다양한 산업에 응용되고 있고, 연구와 개발이 지속되면 수소에너지의 이용은 점차 확산될 것이다. 수소에너지 시스템: 수소는 다양한 에너지원으로부터 생산되어 저장, 수송되고, 전기적 이용, 산업, 가정, 자동차, 비행기, 공장 등에서 사용된다. 현재산업에서의 수소 사용에서 수소는 증기 개질을 통해 산업체에서 생산된다. 이 과장에서 탄소를 함유하고 있는 천연가스로부터 열에너지를 공급하여 수소를 분리해 낸다. 수소는 원유의 정제와 화학적인 제조 공정에 의해 생산된다. 물의 전기 분해에 의해 제한 된 양의 수소가 현재 생산된다. 이 과정은 현재 매우 비싼 편이고, 고순도의 수소를 생산하기 위한 방법이나, 우주선용으로 제조된다. 현재 미국에서 증기 개질을 통한 수소의 생산 가격은 천연가스의 가격을 2.30달러/GJ 정도로 잡으면 큰 규모의 생산에는 7.0달러/GJ 에서 작은 규모로 생산할 경우 12.0달/GJ 정도이다. 가장 낮은 가격으로 물의 전기분해에 의한 수소의 생산은 10 - 20 달러/GJ 정도이다. 재생에너지로부터 생산된 전기에 의한 물의 분해 과정은 28달러/GJ정도이다. 지속적인 연구 개발이 이루어지면 재생에너지에 의한 수소의 생산가격은 2030년 8달러/GJ정도가 될 것이다. 수소의 에너지원으로써 수소의 현재 사용은 주로 항공 우주 부문에서 사용되고 있다. 수의 다양한 유용성과 이점으로 인해 에너지 분야에서 수소의 사용은 점차 확대되어 질 것이다. 수소는 황산화물과, 탄소 산화물의 배출 없이 연소가 이루어지고 매우 작은 양의 질소 산화물만을 배출한다. 또한 수소는 연료전지를 사용하여 오염물질의 배출이 없이 직접적으로 전기로 변환된다. 수소의 에너지 매개체로서의 처음 확산 대상은 지상운송수단에 있다. 자동차에 의한 대기오염은 중요한 영향을 미치고 있으며, 특히 인구가 밀집된 대도시에서는 더욱 그러하다. 수송부문의 에너지 효율은 13% - 18%정도로 가장 낮은 에너지 효율을 가진다.
(7)탐구를 통하여 느낀 점
비록 기체 폭탄이지만 그 위력이 예상외로 컸던 것이 놀라웠다. 그리고 처음으로 거품하나가 둥실 떴을 때 ‘아! 성공이구나.’하고 안심을 하였다. 실험에서 가장 인상깊었던 부분은 수소기체거품에 불을 붙일 때였다. 수소기체에 불을 붙이면 ‘펑’ 소리가 나며 깜짝 놀라기도 했으니 말이다. 그리고 수소기체가 우리생활에서 필요하다는 것을 깨달았고 미래에는 수소기체에 많은 의존을 해야 한다는 것도 알게되었다. 그래서 수소기체에 대해 많이 알아보고 화학쪽에 좀더 관심을 가져야겠다는 생각을 가지게 되었다. 그리고 탐구보고서를 화학부분으로 해야 했을 때 처음에는 어렸다는 생각을 하였기도 했지만, 막상 해보고 나니 보람도 있고, 재미있는 탐구 실험이었던 것 같다.
(8)참고문헌
과학서적이나 수소에 대한 인터넷 사이트에 들어가 도움을 받았다.
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