구리줄, 철사, 추, 알콜램프, 쇠고리, 쇠구슬, 모빌, 구리막대
1. 가열했을 때 고체에는 어떤 변화가 일어나는가.
2. 가열했을 때 물질의 종류에 따라 부피가 팽창하는 비율은 어떻게 달라질까.
3. 철길의 레일 사이가 떨어져 있는 이유는 무엇일까.
2. 가열했을 때 물질의 종류에 따라 부피가 팽창하는 비율은 어떻게 달라질까.
3. 철길의 레일 사이가 떨어져 있는 이유는 무엇일까.
실험 1. 구리줄과 철사
1. 구리줄과 철사를 팽팽히 매어 놓는다.
2. 바닥에서 일정한 공간을 두도록 하여 추를 각 줄에 건 후 흔들어준다.
3. 구리줄과 철사를 가열한 후 추의 높이를 관찰한다.
2. 바닥에서 일정한 공간을 두도록 하여 추를 각 줄에 건 후 흔들어준다.
3. 구리줄과 철사를 가열한 후 추의 높이를 관찰한다.
실험 2. 쇠고리 실험
1. 쇠고리와 고리 안으로 쉽게 빠져나가는 쇠구슬을 준비한다.
2. 쇠구슬을 알코올 램프로 가열한 후 쇠고리에 끼워 본다.
2. 쇠구슬을 알코올 램프로 가열한 후 쇠고리에 끼워 본다.
실험 3. 열 팽창 실험기
1. 구리막대 밑에 빨대를 꽂은 바늘을 놓고 모빌 하나를 매달아놓는다.
2. 구리막대를 가열한 후 바늘의 움직임을 관찰한다.
2. 구리막대를 가열한 후 바늘의 움직임을 관찰한다.
고체 상태에서 물질을 이루고 있는 작은 알갱이들, 즉 원자나 분자는 규칙적이고 빽빽한 배열을 하고 있다. 그래서 물질의 크기는 잘 줄어들지 않는다.
또한 고체를 이루고 있는 알갱이들은 서로를 강한 힘으로 잡아당기고 있어서 고체 상태에 있는 물질의 모양은 잘 변하지 않는다. 물론 고체 물질마다 물질을 이루고 있는 작은 알갱이들이 서로를 잡아당기는 힘의 세기는 조금씩 다르기 때문에 소금이나 설탕처럼 막자 사발에 넣고 빻아주면 쉽게 가루가 되는 것도 있지만, 철이나 다이아몬드처럼 잘 부서지지 않는 물건도 있다.
고체는 기체나 액체와는 달리 일정한 모양과 부피를 가지고 있다. 그러나 고체도 열을 받으면 기체나 액체처럼 부피가 늘어난다.
이때 고체는 정해진 모양이 있으므로 부피뿐 아니라 길이도 함께 늘어난다는 것을 생각해야 한다. 고체에 열을 가할 때 부피와 길이가 늘어나는 까닭은 물질을 이루고 있는 가장 작은 알갱이, 즉 원자나 분자들이 열을 받으면 에너지를 얻어서 보다 활발하게 운동을 하게 되고 그에 따라 이들 사이의 간격이 넓어지기 때문이다. 같은 정도의 열을 받아도 고체 물질의 종류마다 팽창하는 정도가 다르다. 금속은 다른 고체 물질에 비하여 더 잘 팽창하므로 건물의 뼈대나 기찻길의 선로에 쓰는 철근은 열팽창에 대비해 공간을 남겨두어야 한다.
