이 실험 소개
장치 전체를 저울에 올려 둔 상태에서 베이킹소다를 정해진 양의 아세트산과 섞습니다. 닫힌 풍선은 생성된 이산화탄소를 계량 범위 안에 가둡니다. 열린 용기에서는 이 물질이 밖으로 빠져나가므로, 장치와 실내를 합한 전체 질량은 보존되더라도 저울의 측정값은 달라집니다.
학습 목표
- 저울의 측정값을 해석하기 전에 계의 경계를 정의합니다.
- 기체 생성물도 질량을 가진 물질로 고려합니다.
- 질량 변화와 실내로 이동한 물질의 질량을 비교합니다.
사용 방법
- 1풍선이 있는 밀폐 조건을 선택하고 저울의 초기 측정값을 기록합니다.
- 2반응물을 섞고 기체가 생성되는지 관찰한 뒤 질량 변화를 확인합니다.
- 3이에 대응하는 열린 용기 실험을 준비하고 초기 측정값과 최종 측정값을 비교합니다.
- 4산의 양을 바꾸고 빠져나간 질량을 기록한 다음, 제한 반응물로 인해 생기는 상한을 설명합니다.
모델
가정
- 중탄산염과 아세트산은 1:1로 반응하여 이산화탄소를 생성합니다. 지정된 반응 진행도는 1 − exp(-0.06t)입니다. 기체의 몰 질량은 44.0095 g/mol입니다.
- 초기 질량에는 50 g 용기, 50 g 산 용액, 선택한 분말이 포함됩니다. 밀폐 장치에는 2 g 풍선도 포함됩니다. 각 장치 내에서의 변화를 비교하고, 서로 다른 용기 무게(용기 자체의 질량)는 비교하지 마세요.
- 밀폐된 기체는 주변 압력 상태로, 무게를 재는 유연한 포집 용기 안에 머뭅니다. 개방된 기체는 전부 빠져나갑니다. 공기 부력, 증발, 튐, 저울의 드리프트는 고려하지 않습니다. 실제로 부풀어 오르는 풍선은 부력으로 인해 겉보기 질량이 달라질 수 있습니다.
수업에서 해 보기
- Q1개방 용기에서 측정한 질량에서 사라진 질량은 어디에 있을까요?
- Q2밀폐계의 초기 무게를 잴 때 풍선을 포함해야 하는 이유는 무엇인가요?
자주 묻는 질문
기체 질량은 무에서 생겨나는 것일까요?
아니요. 이산화탄소에는 반응 시작 물질에 있던 원자들이 들어 있습니다. 기체의 질량은 남은 반응 혼합물에서 옮겨간 것입니다.
실제 풍선을 사용하면 저울 표시가 완벽하게 변하지 않을까요?
꼭 그렇지는 않습니다. 공기 부력의 변화와 기기 효과는 이 이상적인 질량 수지 모델에서 제외됩니다.