화학 페스티벌 참가 신청서

팀명 : SAGE

탐구 주제 : 혼합된 기체들도 자성을 가지고 있을까?

1. 탐구동기

물질의 상자성과 반자성을 알기 위해서는 고체나 액체 상태에서 알아 볼 수 있는 것이 전통적인 방법이다. 하지만 기체 상태에서도 비눗방울에 여러 기체를 넣어 자석에 끌리고 밀려나는 현상으로부터 상자성과 반자성을 확인 할 수 있다. 순수한 물질에서 나타나는 이러한 성질이 혼합 기체에서도 나타나는지 확인해 보고 싶었다.

2. 탐구목적

순수한 물질의 기체 상태에서는 상자성, 반자성의 성질을 가지는데 혼합된 기체에서도 이와 같은 성질이 나올 것인가? 그리고 이런 성질이 나오면 어떤 상태일 때 반자성이고 상자성이 되는가를 알아보고, 각 기체를 섞는 비율에 따라 어떻게 달라지는지 알아보자.

3. 탐구 내용 및 방법

이전에 “기체가 자성을 가지는가?”라는 주제로 탐구를 한 결과 산소에서는 상자성 성질이 나타나고, 질소에서는 반자성 성질이 나타나는 것을 확인 할 수 있었다. 그런데 만약 산소와 질소. 또는 산소와 다른 기체가 섞였을 때도 이런 성질이 나타나는지 궁금증이 생겨 실험을 통해 알아보고자 한다.   1) 쓰리웨이 콕을 이용하여 기체를 혼합하는 실험   2) 질소와 산소를 1:1, 1:2, 2:1의 비율로 혼합하여 만들어진 기체를 비눗방울에 넣고 네오디뮴을 수로 옆에 세워 궤적 변화를 관찰한다.   3) 헬륨과 산소를 1:1, 1:2, 2:1의 비율로 혼합하여 만들어진 기체를 비눗방울에 넣고 네오디뮴을 수로 옆에 세워 궤적 변화를 관찰한다.   4) 이산화탄소와 산소를 1:1, 1:2, 2:1의 비율로 혼합하여 만들어진 기체를 비눗방울에 넣고 네오디뮴을 수로 옆에 세워 궤적 변화를 관찰한다.   5) 2∼4번 실험에서 수로의 경사 각도를 15˚, 30˚, 45˚로 바꾸어 가면서 관찰한다.   ps) 2∼5번 실험은 레이저 센서에 의해 자동으로 노트북으로 연결되어 궤적을 관찰한다. ======================================================================= 1. 기체를 채운 비눗방울 1. 산소 캔에 있는 산소를 주사기에 채운다. 2. 주사기 주둥이에 비눗방울을 묻힌다. 3. 주사기를 밀어 수조위에 비눗방울을 떨어트린다. 4. 네오디뮴자석을 이용하여 비눗방울의 움직임을 관찰한다. 5. 가스팩에서 질소를 주사기에 채워 산소 실험 때와 같은 방법으로 실험을 한다.

4. 예상되는 결과

기체 혼합 비율에 따른 결과 값이 다르게 나타날 것이다. 산소의 비율이 질소보다 많으면 상자성의 성질이 나타나고, 질소의 비율이 산소보다 많으면 반자성이 나타날 것이다. 산소와 헬륨 혼합기체에서도 같은 결과가 나오면 기체의 종류와 관계없이 상자성기체와 반자성 기체의 양에 의존하여 성질이 나타날 것이다.