구름 만들기 실험 보고서

구름만들기

1.실험목적:

1.수증기의 응결 과정을 통해 구름이 만들어지는 원리를 알아본다.

2.공기의 상승으로 인해 구름이 생성되는 원리를 알아본다.

2.실험 과정:
1.왼쪽의 그림(그림상으로는 공기펌프이지만 우리 학교에서는 피스톤을 사용함) 과 같이 둥근 플라스크 안에 물을 조금 넣고 온도계와 주사기를 장치한다.
2.주사기의 피스톤을 갑자기 뒤로 잡아당겨 플라스크 안의 공기를 팽창시키면서 내부상태와 온도의 변화를 관찰한다.

3.주사기의 피스톤을 갑자기 밀어 플라스크 안의 공기를 압축시키면서 내부상태와 온도의 변화를 관찰한다.

4.플라스크 안에 향 연기를 조금 넣은 후 위의 과정을 반복하여 변화를 관찰함.

3.실험 결과:
1. 플라스크 속에 물을 조금 넣어 주는 까닭은 공기 중의 수증기량을 증가시켜
응결이 쉽게 일어나도록 하기 위해서이다…(생략)

5. 공기가 상승하면 기압이 낮아지므로 부피가 팽창하여 온도가 내려간다. 그

6.이론으로 알아보는 실험정리.

7.구름의 종류.

8.교과서 외의 구름과 관련한 지식들.

9.느낀 점.

목차.

1.실험목적.

2.실험과정.

3.실험결과.

4.결과에 관한 질문들.

5.실험시 유의 사항.

6.이론으로 알아보는 실험정리.

7.구름의 종류.

8.교과서외의 구름과 관련한 지식들.

9.느낀점.

기가 없을 때보다 수증기의 응결이 잘 일어나
플라스크 속이 더욱 뿌옇게 흐려진다.
5. 공기가 상승하면 기압이 낮아지므로 부피가 팽창하여 온도가 내려간다. 그
결과 공기 중의 수증기는 응결되어 작은 물방울이나 얼음 알갱이가 만들어
지는데, 이것이 하늘에 떠 있는 구름이다.

4.결과에 대한 질문들.
1.피스톤을 밀어 넣으면 플라스크 안은 온도가 올라가면서 맑아진다.
온도가 왜 올라가나 ?
왜냐하면 열과 일은 서로 변환될 수 있는 에너지이기 때문이다.
외부에서 사람이 플라스크 안의 공기를 압축시키는 일을 해주면 공기는 이 일을 열로 변환시켜 온도를 높인다.(단열 압축으로 기온 상승)

2.피스톤을 갑자기 잡아 당기면 플라스크 안은 온도가 내려가면서 뿌옇게 흐려진다. 온도가 왜 내려가나 ?
압축되었던 공기가 팽창되면서 외부 공기를 밀치는 일을 한다. 일을 하는 만큼 공기의 온도는 낮아진다.(단열 팽창으로 기온 하강)

3.플라스크 속에 물을 약간 넣어주는 이유는 무엇인가?
공기중의 수증기량을 증가시켜 응결이 쉽게 일어나도록 하기 위해서이다.

4.향의 연기를 넣었을 때, 실험이 더 잘되는 이유는 무엇인가?
향의 연기는 수증기가 물방울로 될 때 응결핵의 역할을 하기 때문이다.

3.공기 덩어리가 위로 올라가면 기압이 낮아지기 때문에 단열 팽창된다.(수소 풍선이 위로 올라가 부피커져 터지는 것으로도 알 수 있다.)

5.실험시 유의 사항.
1.플라스크 속의 공기를 강하게 압축시킨 후 시간이 조금 지난 후 갑자기 팽창시킨다.
2.주사기는 되도록 큰 것을 사용하고 피스톤을 움직일 때 빠르게 움직인다.
3.공기가 새지 않도록 고무관과 고무마개를 잘 막는다.
4.실험을 할 때에는 플라스크에 물을 넣고 잘 흔든후 겉면을 깨끗이 닦는다.

6.이론으로 알아보는 실험정리.
수증기를 포함한 공기가 상승 기류가 되어 상승하면, 주위에서 받는 압력이 적어져 단열 팽창(기체가 외부로부터 열을 받지 않고 팽창하는 현상)을 하므로 온도가 낮아진다. 따라서 습도가 높아져 포화 상태에 도달하므로 수증기는 응결하여 작은 물방울이 되고 높은 곳에서는 승화하여 얼음 알갱이가 된다. 이 물방울과 얼음 알갱이가 하늘에 떠 있는 것이 구름이다.

7.구름의 종류.














8.교과서 외의 구름과 관련한 지식들.
1.공기 덩어리가 위로 올라가면 온도가 얼만큼 낮아지나 ?

보통 불포화된 공기는 100 m 올라갈 때 마다 1 oC 씩 낮아진다.( 건조 단열 감률 = 약 1oC/100 m )

2.상대 습도가 100 % 인 포화공기는 100 m 올라갈 때 마다 0.5 oC 씩 낮아진다.( 습윤 단열 감률 = 약 0.5 oC/100 m )

3.습윤 단열 감률이 건조 단열 감률보다 작은 이유는 수증기를 많이 포함할수록 응결될 때 수증기가 내놓는 액화열이 더 많이 방출되어 주위 공기를 데우므로 기온이 덜 내려가기 때문이다

2.구름은 어떤 과정을 거쳐 만들어지나 ?








1.수증기를 포함한 공기 덩어리가 산 비탈면을 타고 위로 올라간다.
2.위로 올라갈수록 기압이 낮아 공기 덩어리는 단열 팽창되어 부피가 커지고 온도가 낮아진다.
3.불포화 공기 덩어리가 냉각되면 이슬점에서 마침내 포화되고,
이슬점 이하로 냉각되면 과포화되어 공기 덩어리는 수증기와 물방울과 빙정을 가진 구름이 된다.

3.구름에서 비나 눈이 생겨 내리는 과정을 설명하는 이론을 강수 이론이라고 합니다.
1. 빙정설 : 빙정설은 중위도와 고위도 지방의 강수를 설명하기 위한 학설입니다. 중위도와 고위도 지방 상공의 구름 내부에는 높이에 따라 빙정으로만 된 층, 물방울로만 된 층, 물방울과 [빙정]이 섞여 있는 층으로 되어 있습니다. 구름 내부에 [과냉각] 물방울과 빙정이 있을 경우, 물방울이 증발한 수증기가 빙정에 달라붙어 빙정이 성장하게 됩니다. 이렇게 빙정이 점점 커져 무거워져 떨어지면 눈으로 되고, 내리다가 녹으면 비가 됩니다.
2. 병합설 : 병합설은 열대 지방의 강우를 설명하기 위한 것입니다. 구름 입자의 크기는 10 마이크로 미터 정도이기 때문에 1mm정도 크기의 빗방울이 되려면 약100만개의 구름 입자가 합쳐져야 됩니다. 더운 지방의 구름은 주로 대류에 의해서 생기게 되므로 구름 내부에는 상승 기류가 존재하게 되고, 이 과정에서 구름 입자가 충돌하여 크게 성장하여 무거워지면 떨어져 비가 내리게 됩니다.


9.느낀 점.
밤늦게 집으로 돌아오는 길에 왠지 모르게 가슴이 답답해지면 나는 밤하늘을 쳐다보곤 한다. 어두컴컴한 밤인데도 신기하게 구름의 형상이 다 드러나 있는 것을 보면 산만했던 내 마음이 진정되고 차분히 가라앉기 때문이다.
오늘 이렇게 구름에 관한 실험보고서를 작성하다 보니까...새삼스럽게 알게된 것이 참 많다. 구름의 종류라든가, 생성원인이라든가...
이런 보고서를 작성하지 않았다면, 구름의 종류라던가...빙정설이니 병합설이란 말은 그 어원조차 알지도 못했을 꺼다.
이번 실험은 일상 생활에서 참 유익하게 쓰일수 있는 실험이었던 것 같다.
덕분에 평상시에 발견하지 못했던 것을 새롭게 발견하게 되서 너무 기쁘다.






















목차.

1.실험목적.

2.실험과정.

3.실험결과.

4.결과에 관한 질문들.

5.실험시 유의 사항.

6.이론으로 알아보는 실험정리.

7.구름의 종류.

8.교과서외의 구름과 관련한 지식들.

9.느낀점.