(1) 탐구 과정
지난 동아리 시간 우리는 얼음과 소금을 이용하여 아이스크림 만들기 실험을 진행하였다. 실험 과정은 단순하다.
1. 얼음을 최대한 잘게 부숴준다.
-얼음을 잘게 부수는 이유는 부서진 얼음과 대야와 만나는 표면적을 최대한 넓혀 빠르게 온도를 낮추기 위해서다.
2. 우유와 생크림을 일정 비율로 섞고, 얼음을 담은 대야 위에 올려준다.
3. 거품기로 섞는다.
(2) 실험 원리
이처럼 실험 과정은 간단하다. 그렇다면, 이렇게 아이스크림을 만들 수 있었던 이유는 무엇일까? 그에 대한 설명은 '한제'와 '흡열 반응'으로 설명할 수 있다. 지금부터 '한제'와 '흡열 반응'에 대해 알아보자.
1)한제란?
위의 사진은 우리가 겨울이 되면 자주 보는 염화 칼슘이다. 염화칼슘과 얼음도 대표적인 한제에 해당한다. 한제란 차갑게 할 목적으로 만드는 두 개 이상의 물질의 혼합물이다. 얼음과 염화나트륨(소금)에 의하여 저온이 얻어지는 것은 얼음의 융해(열을 흡수)과 소금의 용해열(열을 흡수)에 의한 것으로, 고체인 얼음과 염화나트륨 모두가 액체상태로 녹아 완전히 섞이는 온도인 공융점 -21.3℃까지 내려가게 되면 융해는 정지되어 일정한 온도가 유지된다. 혼합비율이 이상적이고 얼음과 염화나트륨과의 혼합이 잘 일어나도록 얼음을 잘게 분쇄하고 잘 섞어 줄 경우에만 최저온도가 공융점이 될 수 있다.
2)흡열 반응
화학에서 모든 물체는 에너지를 가지고 있다. 흡열 반응에서는 에너지를 빼앗기는 반응 물질과 에너지를 빼앗는 생성 물질로 구성되는데, 상대적으로 많은 에너지가 필요한 생성물질이 에너지가 적게 필요한 반응 물질로부터 에너지를 가져가는 것이다.흡열반응은 이처럼 반응물이 가진 내부에너지보다 생성물이 가진 내부에너지가 커 주위로부터 열에너지를 흡수하면서 진행되는 반응이다.
(3)결론 및 출처
아이스크림 만들기 실험의 원리는 크게 두가지로 구성 되어있다. 첫번째는 한제이고, 두번째는 흡열 반응이다. 얼음과 염화 나트륨이 만나 공융점이 형성되어 어는점이 낮아져 얼음이 빨리 녹는 대신, 온도가 낮아지게 된다. 이런 한제를 통해 우리가 아이스크림을 만들 수 있는 것이다.
[네이버 지식백과] 흡열반응 [endothermic reaction, 吸熱反應] (두산백과)
[네이버 지식백과] 한제 [freezing mixture, 寒劑] (두산백과)