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[도전! 섭섭박사 실험실] 자나 깨나 불조심! 응급 소화기를 만들어 보자

2018년 01월 13일 09:00

앗! 과학 실험을 하던 섭섭박사님이 깜짝 놀라 자리에서 벌떡 일어났어요! 방심하던 순간, 알코올 램프가 쓰러져 과학실 책상에 불이 옮겨 붙고 만 거예요! 얼른 119에 전화를 했지만, 무엇보다 빨리 끄는 게 중요한 이 순간!소화기 어디 있지, 소화기!

 

 

<도전 실험> 이산화탄소 소화기를 만들어 보자!

 

최근 대형 화재가 잇달아 일어나며 수많은 인명 피해가 발생했어요. 화재가 났을 때 신속하게 소화기를 사용하면 큰 피해를 막을 수 있지요. 그래서 소화기를 항시 준비하는 것이 중요해요. 그럼 섭섭박사님과 함께 미니 소화기를 만들어 볼까요?

 

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어린이과학동아 제공

➊ 페트병에 식초를 4분의 1 정도 담는다.

➋ 페트병 뚜껑에 구멍을 뚫어 빨대를 통과시키고, 점토로 틈새를 막는다.

➌ 휴지에 소다 두 숟갈을 담고 실로 묶는다.

➍ 페트병 입구에 휴지와 연결된 실을 걸치고 뚜껑을 닫아 고정한다.

➎ 필요할 때 뚜껑을 열었다가 닫아서 소다와 식초를 섞고, 거품이 발생하면 불을 끈다.



# 결과

식초와 소다가 만나서 이산화탄소 기체가 만들어진다. 소다의 주요 성분은 ‘탄산수소나트륨’이에요. 그리고 식초는 주로 ‘아세트산’으로 이뤄졌지요. 두 성분이 만나면 ‘탄산’이 만들어져요. 이때 탄산은 공기 중에 그대로 남아있지 못하고 금세 이산화탄소와 물로 나눠진답니다.

 

이 과정은 순식간에 일어나요. 그래서 소다 주머니가 식초에 떨어짐과 동시에 페트병의 남은 공간은 이산화탄소 기체로 가득 차게 되지요.

 

이산화탄소 기체는 불을 끄는 역할을 해요. 불은 산소가 있어야 계속 타오를 수 있는데, 소화기에서 나온 이산화탄소 기체가 둘러싸면 불이 더 이상 산소를 만날 수 없기 때문에 꺼지고 만답니다.

 

 

# 왜 그럴까?

 

‘불이 난다’는 건 과학적으로 ‘연소’라고 해요. 연소는 물질이 공기 중의 산소와 만나서 열과 빛을 내는 현상이지요. 연소가 일어나기 위해서는 세 가지가 꼭 필요해요. 불에 탈 수 있는 물질인 ‘연료’와 이와 만나는 ‘산소’, 그리고 불이날 수 있는 ‘높은 온도’지요. 반대로 생각하면 불을 끄기 위해서는 이 셋 중 하나만 없애면 된답니다.

 

불을 끄기 위해 가장 흔히 사용하는 것은 물이에요. 물은 세 가지 요소 중 ‘높은 온도’를 떨어뜨리는 역할을 해요. 물이 불과 만나 수증기로 변할 때 주변의 열을 뺏으면 온도가 떨어지지요.여러 소화기 중 가장 널리 보급된 ‘분말 소화기’에는 밀가루 같이 미세한 제1인산암모늄 가루가 들어 있어요.

 

제1인산암모늄도 높은 온도를 떨어뜨리는 냉각 효과가 있지요. 더불어 분말이 불이 난 곳을 덮어 산소를 차단하는 효과도 있답니다.‘이산화탄소 소화기’ 역시 온도를 떨어뜨리고 산소를 차단하는 효과가 있어요. 소화기에 들어있는 액체 이산화탄소가 기체로 바뀌면서 주변의 열을 빼앗아 온도를 떨어뜨려요. 또 산소보다 무거운 이산화탄소 기체가 바닥에 깔리면서 산소와 불이 만나는 것을 차단한답니다.


 

 

<실험하나 더>  액체 이산화탄소 만들기


우리가 흔히 볼 수 있는 이산화탄소는 고체(드라이아이스)나 기체 상태예요. 그럼 액체 이산화탄소는 어떻게 만들 수 있을까요? (준비물: 드라이아이스, 물약통, 컵, 물, 숟가락, 장갑)


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어린이과학동아 제공

➊ 단단한 물체로 드라이아이스를 으깨 가루로 만든다.

➋ 가루를 물약통에 담는다.

➌ 뚜껑을 닫은 뒤, 물약통을 물속에 넣고 관찰한다.



#결과 

물약통 안에 이산화탄소 액체가 만들어지며, 오래 있을 경우 물약통이 터진다.고체인 드라이아이스가 녹으면 바로 이산화탄소 기체로 변해요. 보통의 상태변화가 고체→액체→기체 순인 것과 달리, 중간 과정인 액체를 뛰어넘고 바로 기체로 변하는 걸 ‘승화’라고 하지요. 


그래도 액체 이산화탄소를 쉽게 볼 수 있는 방법이 있어요. 압력을 높여서 이산화탄소 기체를 액체로 만드는 거랍니다. 드라이아이스가 이산화탄소 기체로 변해서 물약통 안을 빵빵하게 채우면 물약통 안의 압력이 점점 커져요.


 압력이 5.11기압이 넘으면 물약통 안에 있던 이산화탄소 기체가 액체로 바뀌지요. 내부 압력이 점점 더 커져서 물약통이 견디지 못할 정도가 되면 결국 터지고 만답니다.


※주의 : 드라이아이스는 맨손으로 만지면 화상을 입을 수 있으니 꼭 장갑을 끼세요.



 

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