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♣ 호기심 ＆ 궁금증
어려서 만들어 보았던 비누방울을 보다 크게 만들어 보기도 하고, 다양한 모양으로도 만들어 보고 싶은 생각이 들었습니다. 그러기 위해서 처음에는 큰 비누방울을 만들어 보려고 시도했으나 세제와 물 그리고 기타 여러 재료의 혼합 비율을 찾아 내지 못해서 다른 각도로 접근을 시도했습니다. 여러분도 보다 질기도 큰 비누방울로 다양한 모양의 비누방울을 만들어 보세요.
♣ 필요한 준비물
[주방용 세제, 글리세린, 세무론] 큰 대야(또는 수조), 종이컵, 필름통, 깔대기, 비닐호수, 철사, 빨대, 주사기, 여러 가지 꽃, 철사 옷걸이 등
♣ 활용방법
< 비누용액 반드는 방법 >
① 물 : 세무론 : 퐁퐁 : 글리세린의 혼합 비율을 10 : 5 : 2.5 : 1.25(또는 4:3:2:1)로 잘 섞 습니다.
글리세린은 수분의 증발을 막아서 비누방울을 오랫동안 유지시키는 역할을 한다.
세무론은 세제의 끈기를 높여 주어 비누방울이 터지지 않고 잘 만들어진다.
② 혼합액을 잘 휘저어 섞어 가지고 그대로 잠시 동안 가만히 놓아둔다.
③ 그 혼합액의 표면에 허연 막이 생기면 그것을 제거한다.
< 비누 방울의 신비한 모습 만들기 >
1. 정육면체로 비누 방울 걸기
철사로 정육면체를 만든다.
비누용액에 만든 것을 담근 후 꺼내 그 모양을 관찰한다.
2. 나선에 걸린 비누방울
철사로 나선모양을 만든다.
나선모양 사이로 실을 묶는다.
비누용액에 만든 것을 담근 후 꺼내 그 모양을 관찰한다.
3. 그 외 다양한 모양을 만들어보세요.
< 재미있고 다양한 비누 방울 만들기 >
1. 포도송이 비누방울 만들기
① 빨대 여러개를 고무밴드로 모두 묶는다. → ② 한 쪽을 혼합액에 묻힌다.
③ 반대쪽 (용액을 묻히지 않은 곳) 을 입으로 분다.
→ ④ 비누방울을 관찰한다.
2. 옷걸이로 비누방울 만들기
① 옷걸이를 고리 형태로 동그랗…(생략)
게 만든다. → ② 끝을 길게하여 손잡이를 만든다.
③ 동그란 곳에 비누용액을 묻힌다. →④ 손잡이를 잡고 휘젓는다.
⑤ 비누방울을 관찰한다.
3. 옷걸이 비누 방울 뜨게로 비누방울 배구를......
① 철사로 동그랗게 만든다. → ② 끝을 길게하여 손잡이를 만든다.
③ 동그란 곳에 비누용액을 묻힌다. → ④ 비누방울을 만든다.
⑤ 뜨게로 비누방울을 떨어지지 않도록 친다. → ⑥ 재미있게 실험을 한다.
4. 비누방울 속의 꽃
① 갈때기 등으로 비누방울을 크게 만든다.
② 준비한 꽃에 비누 액을 충분히 묻힌다.
③ 비누 액을 묻힌 꽃은 비누 방울 속에 넣어 본다.
5. 플라스틱 깡통 홀더로 만들기
깡통 여섯 개를 한 묶음으로 묶어주는 플라스틱 홀더에 비누액에 담근 후 꺼내서 살짝 휘둘러 주기만 하면 된다.
6. 깡통으로 만들기
① 크기가 비슷한 깡통을 세 개의 양끝을 자른 후 테이프로 깡통을 서로 붙인다.
② 한 쪽 끝에 비눗물을 묻혀 막을 만들고 한 팔 정도 거리를
유지한 채, 통 안으로 입김을 불어넣는다.(거리를 두면 바람이 더 부드러워져 비누막이 잘 깨지지 않는다.)
7. 두 손으로 만들기
① 두 손에 비누액을 충분히 묻히고 손으로 고리 모양을 만들어 비누막을 만든다.
② 한팔 정도의 거리를 두고 입김을 고르게 불어 넣는다.
③ 비누방울을 손에서 떨어지게 하려면 손을 오므려 입김이 들어가는 구멍을 닫아야 한다. 한 손을 미그러지게 하여 다른 손 위에 포개고 손바닥을 겹치면 비누 방울이 떨어져 나온다.
8. 비누방울 속에서 번개 만들기
비누방울을 만들고 그 속에서 샤프심에 전원을 연결하여 +극과 -극을 부딪혀 주면 인공적인 번개가 만들어진다. (건전지, 집게 전선, 샤프심이 필요하지요.)
♣ 왜 그럴까?
< 비누방울은 왜 항상 둥근 모양을 하고 있을까? >
비눗방울이란 얇은 비누막 속에 공기를 넣은 것이죠. 비눗물은 공기가 들어가는 만큼 면 적이 늘어나지만 최소한 늘어나려고 애를 쓴답니다. 여기 같은 양의 물을 담을 수 있는 그릇이 있다고 해요. 어떤 모양의 그릇이 표면적이 가장 작을까요? 수학적으로 계산해 보 면 구의 모양입니다. 비눗물은 면적을 최소화하기 위해서 항상 둥근 모양을 하게 됩니다.
< 비누방울의 원리 >
비누 방울의 성분에는 물 이외에도 많은 것이 있는데, 물 자체는 거품 방울을 거의 만들지 못한다. 거기에는 두가지 이유가 있는데, 그 한가지는 물이 너무 빨리 증발하기 때문이다. 거품 방울의 벽은 너무도 얇아서 약간의 증발만 있어도 곧 터져 버린다.
두 번째로 거품 방울은 아주 적은 양의 물로 표면적을 넓게 만드는 것이다. 이 때문에 그 정도의 표면적을 만들기 위해서는 상당한 힘이 필요하다. 한 덩어리의 물을 잘라 표면을 넓히려면 에너지가 필요한데, 이것을 표면 에너지라고 한다. 평범한 물의 경우 거품 방울을 만드는 데 에너지가 아주 많이 필요하고, 물만으로 만든 거품 방울은 쉽게 터져 버린다.
이것은 물의 성질과 관계가 있는데, 즉 물은 서로 달라붙어서 되도록 작게 뭉치려는 성질이 있다. 이것을 우리는 표면 장력이라고 한다.
물 분자는 전기적으로 중성을 띠고 있는 다른 분자와 달리 물을 구성하고 있는 산소와 수소가 결합되어 물 분자의 한쪽은 양전기를, 다른 한쪽은 음전기를 띠고 있다. 원래 전기적으로 양극과 음극은 서로 끌어당기는 성질이 있는데, 물 분자의 전기적 성질 때문에 서로 힘껏 끌어당기게 된다. 즉 어떤 물 분자의 음전기를 띠는 끝은 다른 물 분자의 양전기를 띠는 끝을 끌어당긴다.
위와 같은 물 분자의 성질로 적은 양의 물 만으로는 표면적을 넓혀야 하는 물 방울을 만들기가 쉽지 않다. 물 거품이 잘 만들어지기 위해서는 각각의 물 분자가 서로 끌어당기는 표면장력이 약해져야 물 거품이 잘 만들어지는 것이다.
비누 분자는 아주 길다란 탄소와 수소 원자의 사슬로 이루어져 있다. 그런데 그 사슬의 한쪽 끝은 물 속에 있는 원자를 끌어당기는 성질을 가지고 있고, 반면 다른 쪽 끝은 정반대의 성질을 가지고 있다. 따라서 물과 섞이면, 비누 분자의 한쪽 끝(물을 좋아하는 부분)은 물 분자 사이를 비집고 들어가 물 분자와 결합하고, 물을 싫어하는 다른 쪽 끝은 물 분자 밖으로 빠져 나오게 된다. 그 결과, 표면 물 분자 사이가 멀어지기 때문에 물 분자 사이의 당기는 힘, 즉 표면 장력이 줄어들게 된다.
우리가 비누액을 만들 때 넣는 글리세린은 물의 증발을 막아 비누 방울을 오랫동안 유지시켜주며, 세무론은 세제의 끈기를 높여주어 비누 방울이 터지지 않고 잘 만들어지게 된다.
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