집에서 아이가 흘린 초콜릿 우유나 오렌지 주스를 휴지 또는 물티슈나 키친타월로 닦아보신 적 다들 있죠? 이때 휴지에 묻은 액체가 빠르게 번져나가는 것도 본 적이 있을 거예요. 이렇게 액체가 휴지에 번져나갈 때 휴지를 아래 방향으로 들어 올리면 번져나가던 액체는 멈출까요? 멈추지 않고 올라갈까요? 멈추지 않고 올라오겠죠! 이것이 바로 식물이 물을 먹는 원리, 모세관 현상입니다. 오늘은 이 모세관 현상을 알록달록 예쁜 무지개 색깔로 재미있게 실험하며 알아보려고 합니다.
1. 식물이 물을 먹는 원리, 모세관 현상 실험 준비물
- 투명한 컵 여러 개 (최소 3개 필요, 좀 더 많은 색상으로 알록달록하게 실험하고 싶다면 여러 개 준비하는 것이 좋음)
- 휴지 또는 물티슈 또는 키친타월 (흰색으로 준비해야 물감이 이동하는 것을 더 쉽게 관찰 가능, 재생지는 비추천)
- 물감 또는 식용색소 (휴지를 통한 물의 이동을 관찰할 때 투명한 물보다는 색깔이 있는 물이 관찰하기 더 쉬움)
2. 식물이 물을 먹는 원리, 모세관 현상 실험 과정
우선 컵 3개로 간단하게 실험을 시작해 보도록 할게요. 준비한 휴지 또는 물티슈 또는 키친타월을 세로로 길게 반으로 접고 다시 반으로 접어주세요. 저는 집에 재생 휴지와 재생 키친타월 밖에 없어서 물티슈를 사용했습니다. 아무래도 재생 휴지나 재생 키친타월은 흰색이 아니다 보니 색상의 변화를 알록달록 예쁘게 관찰할 수가 없겠더라고요. 이왕이면 아이들과 모세관 현상뿐 아니라 색의 혼합도 같이 관찰하고 싶어 물티슈를 사용했답니다. 물티슈를 세로로 길게 접어놓았다면 이번엔 컵 3개를 나란히 배치시켜 주세요. 양쪽 컵에는 물을 붓고 각각 노란색 물감과 빨간색 물감을 풀어줍니다. 그리고 컵과 컵 사이에는 아까 접어놓은 기다린 물티슈를 올려 연결해 주세요. 양쪽 컵으로부터 가운데 빈 컵까지 물티슈가 연결될 수 있도록 연결해 주시는 것이 포인트입니다. 마치 다리가 연결된 듯한 모습이죠? 여기까지 했다면 모든 실험 준비는 끝났습니다. 이제는 3개 컵의 변화와 물티슈를 아이와 함께 잘 관찰해 주시면 됩니다. 어떤가요? 물티슈가 각각 노란색과 빨간색으로 물들며 가운데 비어있던 컵에는 주황색 물이 점점 채워지나요? 그렇다면 실험 성공입니다!
3. 식물이 물을 먹는 원리, 모세관 현상 실험의 과학적 원리
물이 물티슈를 타고 올라가는 모습을 아이와 관찰하셨나요? 아이가 평소에 나무가 뿌리를 통해 물을 먹는다고 알고 있지만 실제로 어떻게 물을 먹는지는 모를 수 있죠. 이 실험을 통해 물티슈가 나무뿌리라고 생각한다면 식물이 물을 먹는 원리를 아이가 쉽게 받아들일 수 있을 거예요. 이렇게 식물이 물을 먹는 원리를 모세관 현상이라고 합니다. 모세관 현상은 사실 물의 표면장력 때문에 생기는 현상입니다. 물이 관에 붙으려는 힘이 액체끼리 붙어 있으려는 힘보다 강해서 생기는 현상이지요. 아이들은 생활 속에서 물이 위에서 아래로 흐른다는 것을 경험하는데 식물의 뿌리에서 물을 빨아들여 위로 이동한다는 것은 아이들의 상식과는 반대되는 것이지요. 하지만 이번 실험을 통해 물티슈를 타고 물이 아래에서 위로 올라가는 것을 관찰했으니 식물이 물을 먹는 원리를 직관적으로 이해할 수 있을 거예요!
4. 모세관 현상 실험으로 색의 혼합까지 알아보는 TIP
휴지나 물티슈를 통해 물이 이동하는 것을 쉽게 관찰하기 위해 식용색소나 물감을 풀어 색깔이 있는 물을 만들었죠. 세 개의 컵 중 양 옆에는 빨간색과 노란색 물을 배치했었는데 휴지를 타고 올라온 물이 가운데 컵으로 모이면서 주황색 물로 변하는 것을 관찰했을 겁니다. 이렇게 모세관 현상 실험은 색의 혼합까지도 알아볼 수 있습니다. 이번엔 세 개의 컵 중 양 옆에 파란색과 노란색 물을 배치해 볼까요? 가운데 컵에는 어떤 색상의 물이 만들어질까요? 초록색입니다. 그다음에는 빨간색과 파란색을 각각 양 옆에 배치해 보세요. 어떤 색의 물이 가운데 컵에 생길지 아이와 생각해 보고 실제로 관찰을 해보세요. 이렇게 색의 혼합까지 확장시킨다면 모세관 현상 실험은 총 7개의 컵을 준비해 알록달록 무지개 색상을 만들어볼 수도 있습니다. 그런데 여기서 한 가지 주의할 점이 있습니다. 물감을 물에 탈 때, 두 가지 색 중 진한 물감은 조금만 넣어줘야 합니다. 빨간색과 노란색의 혼합으로 주황색을 관찰한다면, 빨강 물감은 조금만, 노랑 물감은 많이 풀어 농도를 조절해 줘야 가운데에 모이는 물이 주황색으로 보일 수 있습니다. 진한 색상과 연한 색상의 구분 없이 물감의 농도를 같게 하면 상대적으로 빨간색이 더 강하게 보이기 때문에 아이 눈에는 주황이 아니라 다홍색과 같이 빨간색으로 보일 수 있습니다. 마찬가지로 노란색과 파란색을 섞어 초록색 만들기 실험을 한다면 노란 물감보다는 파란 물감의 농도를 연하게 조절해줘야 합니다. 이 주의사항을 기억해 모세관 실험과 함께 알록달록 색상의 혼합까지 실험하며 즐거운 시간 보내보시길 바랍니다.
하나의 실험으로 두 가지 원리를 배울 수 있는 이번 실험, 어떠셨나요? 모세관 현상 실험은 간단하게 준비해 손쉽게 할 수 있는 실험이기 때문에 식물 관련 책을 읽거나 밖에서 식물을 관찰하고 들어온 날 한 번씩 실험해 보면 좋을 것 같습니다. 그럼 즐거운 과학시간 되세요!
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