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극저온세계의 신비

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Ko Young min

on 18 August 2016

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Transcript of 극저온세계의 신비

어원 : cryogen - 얼어붙은 혼합체
적용 : -150℃~-273℃ 온도범위에서 일어나는 현상을 연구하는 학문

기원 : 1877 루이 폴 카이유테(프)가
산소를 -183℃까지 냉각시켜
액체로 만들면서 부터

연구 : 냉각장치의 개발
물질의 성질 변화
저온학(cryogenics)이란?
극저온의 물질의
일반적 성질
<준비물>

나무젓가락, 거름망,
홈런볼 약간
용가리 과자
<준비물>

스탠드와 클램프,

알루미늄캔, 강철자,

ND자석, 향, 점화기
액체산소 만들기
<준비물>

멀티테스터, 초전도체 시료

ND자석 5개, 철판, 우드락 조각
초전도 현상
온도에 따른 물질의 성질
<준비물>

둥근풍선2, 긴풍선2, 장미꽃1,

포도알 약간, 바나나1,

면장갑2, 신문지1
정리합시다.
극저온세계의 신비
- 고영민 선생님
부서지기 쉬워진다.

금속의 전기저항이 줄어든다.

초전도현상이 일어난다.

금속의 열전도도가 높아진다.
1) 풍선을 액체질소에 넣었다 꺼내기
2) 장미꽃을 액체질소에 넣었다 꺼내기
3) 포도알과 바나나를 넣었다 꺼내기
4) 신문지 위에서 깨뜨려 보기

5) 생각할 문제 해결해 보기 (15분)
1) 스탠드의 클램프에 캔을 비스듬하게 고정
2) 액체질소를 약 1/4 붓기
3) 표면에 일어나는 현상 관찰하기
4) 하단의 푸르스름한 액체에 ND자석 대기
5) 푸르스름한 액체에 향불 갖다 대기(15분)
1) 철판에 자석배치

2) 초전도체 냉각

3) 플라스틱 핀셋으로 띄우기
1) 자석-우드락-초전도체를 함께 냉각

2) 핀셋으로 자석 들기

3) 우드락을 빼 보기
<준비물>

아이스크림 믹스, 우유,

보울, 거품기,

개인 젓가락
질소 아이스크림
*주의 : 반드시 치아로 깨어 먹으세요.
1) 홈런볼을 액체질소에 넣고 냉각시키기

2) 나무젓가락으로 거름망에 거르기

3) 남은 액체를 잘 털고 이로 깨어 먹기

4) 코로 숨을 내쉬기
1) 보울에 믹스 1봉,우유 200mL
따르고 거품내기
3) 액체질소를 조금씩 넣으며 젓기
- 가장자리가 잘 얼어요! 조금씩!
4) 숟가락으로 맛있게 먹기
5) 다 쓴 기구는 깨끗이 씻고
바구니에 정리하기(20분)
1) 초전도 시료는 선생님께
2) 재활용 쓰레기 분리
3) 나머지 쓰레기는 쓰레기통
4) 다 쓴 그릇은 씻고 넣기
( 물기를 잘 털기 )
5) 책상 위 닦기
<활동1-2 정리> 2-3쪽
1) 온도 1℃ 마다 0℃일때 부피의 1/273씩 증가하므로, 819의 1/3인 3㎤씩 증가
2) 온도가 27℃ 올라가면 부피가 3×27=81 증가하여 최종 부피는 819+81=900㎤

3) 액체질소에 넣으면 -196℃만큼 냉각되어
4) 3×196=588㎤ 만큼 감소하므로
5) 819-588=231㎤로 될 것이다.
실제로는 산소 등이 액체로 되어 부피는 더 감소
<활동2 정리> 3 쪽
1) 액체질소가 담긴 부분에 푸르스름한 액체가 만들어지며 떨어진다.
2) 액체질소가 없는 부분은 캔 표면에 서리가 생기고 경계가 보인다.
3) 자석을 대면 푸르스름한 액체가 모인다. 이 액체는 자성을 띤다.
4) 불씨를 갖다 대면 불이 커지는 것으로 보아 이 액체는 산소이다.
5) 산소는 질소보다 낮은 온도(-183℃)에서 액체가 된다.
<활동3 정리> 4쪽
1) 눈에 보이므로 기체는 아니다.
2) 휴지나 손을 대어보면 연기(재)가 아니며 축축한 것으로 보아 액체이다.
3) 차가운 기체(질소) 때문에 공기중에 생기는 것으로 보아 수증기가 응결한 물방울(김)이다.
4) 주변이 차가워져서 공기가 아래로 내려가므로 물방울(김)도 아래로 내려간다(차가운 김)

5) 비슷한 현상으로 안개, 구름이 있다.
<활동4 정리> 5쪽
2) 초전도체는 N/S극 모두를 밀어내므로 반자성체

3) 4번 실험 : 초전도체는 전기저항이 0이되며 자기력이 통과하지 못하고, 외부 자기장에 반대방향의 자기장을 만들어 밀어낸다.(마이스너 효과), 자석을 교대로 배치하면 자기력선의 모양이 안정적으로 부양할 수 있게 된다.

4) 5번 실험 : 자기장을 통과시킨 상태에서 냉각하여 초전도체가 되면, 내부의 자기장이 갇히게 되고, 이에 따라 외부의 자기장에 갇히게 된다. 따라서 뒤집어도 이런 현상이 유지된다.(플럭스 피닝, 고기잡이 효과)
<활동5 정리> 6쪽
1) 아이스크림의 질감은 원료를 섞어 거품(공기)이 그 사이에 얼마나 들어가는가에 따라 달라진다. 또한 원료인 유지방과 수분을 섞기 위해 유화제(레시틴)가 들어간다.

2) 실제로 얼게 되는 것은 재료의 수분으로, 들어있는 원료(불순물)에 따라 어는점이 달라진다. 잘 얼지 않을수록 알갱이가 작아져서 부드러워지며 비율에 따라 달라진다.

3) 바닥에 액체질소를 뿌리면 너무 뜨거워(실온과는 약 230℃의 차이가 남) 순식간에 기체가 된다(기화). 이때 빨리 기화하려면 표면적이 넓어야 하는데, 이 모양이 구이다.
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