KR102126113B1 - Science tools for convection experiments - Google Patents

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Abstract

대류 현상을 뚜렷하게 관찰할 수 있고, 효과적으로 이해할 수 있도록 해주는 대류 실험용 과학 기자재가 개시된다. 대류 실험용 과학 기자재는 대류 흐름이 발생하도록 서로 다른 온도를 갖는 물질이 두 부분으로 구분되어 보관될 수 있도록 두 개의 보관부가 마련된 그릇 부재와, 이 그릇 부재를 상방으로부터 덮을 수 있도록 일측에 개구부가 형성되고, 그 내부에 대류 흐름을 위한 내부 공간이 마련된 투명한 재질의 덮개 부재와, 그릇 부재의 내부 공간을 두 부분으로 구분하고 그릇 부재로부터 후방으로 인출될 수 있게 설치되는 칸막이를 포함한다.Disclosed is a scientific instrument for convection experiments that enables clear observation of convection and effective understanding. In the scientific equipment for convection experiments, a vessel member is provided with two storage portions so that materials having different temperatures are stored in two parts so that convection flow occurs, and an opening is formed at one side to cover the vessel member from above. , A cover member of a transparent material having an interior space for convection flow therein, and a partition provided to divide the interior space of the vessel member into two parts and to be drawn out from the vessel member to the rear.

Description

대류 실험용 과학 기자재{SCIENCE TOOLS FOR CONVECTION EXPERIMENTS}Scientific equipment for convection experiments {SCIENCE TOOLS FOR CONVECTION EXPERIMENTS}

본 발명은 대류 실험용 과학 기자재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 대류 현상을 뚜렷하게 관찰할 수 있고, 효과적으로 이해할 수 있도록 해주는 대류 실험용 과학 기자재에 관한 것이다.The present invention relates to a scientific equipment for convection experiments, and more particularly, to a scientific equipment for convection experiments that can clearly observe the convection phenomenon and effectively understand it.

대류란 기체나 액체와 같은 유체에서 물질이 이동하여 열이 전달되는 현상을 말한다. 유체의 일부가 가열될 때, 가열된 유체는 팽창하고 주변보다 밀도가 낮아 가벼워지면서 위로 올라간다. Convection is a phenomenon in which a substance moves in a fluid such as a gas or a liquid and heat is transferred. When a portion of the fluid is heated, the heated fluid expands and rises as it becomes lighter and less dense than the surroundings.

한편, 대기의 경우, 태양열에 의해 지표면이 불균등하게 가열되기 때문에 온도 차이가 발생하고, 데워진 공기는 팽창하면서 주변 공기보다 밀도가 작아지며, 밀도가 작아진 더운 공기는 상승하면서 열을 위로 전달하는 역할을 한다. 이때, 상대적으로 무겁고 차가운 공기는 지표 가까이 내려오고 지표 가까이 내려온 공기가 다시 데워지면 위로 올라가게 되는데, 이러한 연직교환을 대류현상이라고 한다.On the other hand, in the case of the atmosphere, the temperature difference occurs because the surface of the surface is unevenly heated by the solar heat, and the heated air expands and becomes smaller in density than the surrounding air, and the hot air in which the density decreases increases and transfers heat upward. Do it. At this time, the relatively heavy and cold air descends near the surface and rises upward when the air descending near the surface warms up again. This vertical exchange is called convection.

한편, 바다는 열용량이 커서 태양에 의해 데워지는 데에 시간이 오래 걸리고, 바닷물이 섞이면서 물 표면의 온도가 늦게 상승한다. 반면 육지의 표면은 바다에 비해 열용량이 작아 빠르게 데워지고 빠르게 식는다. 이러한 육지와 바다의 부등가열로 일어나는 중규모 해안풍을 해륙풍이라고 하며, 다음과 같이 해풍과 육풍으로 구분된다.On the other hand, the sea has a large heat capacity, so it takes a long time to warm up by the sun, and the temperature of the water surface rises slowly as the sea water mixes. On the other hand, the surface of the land has a smaller heat capacity than the sea, so it heats up quickly and cools down quickly. The medium-scale coastal wind caused by the uneven heating of the land and the sea is called a terrestrial wind, and is divided into sea wind and land wind as follows.

낮에는 육지가 먼저 가열되어 육지 위의 온도는 높아지고, 육지 위의 데워진 공기는 팽창하여 가벼워지면서 위로 상승한다. 반면 바다 위 공기는 부등가열로 인해 육지보다 온도가 낮으므로 밀도가 높다. 이러한 낮에 발생하는 육지와 바다 위의 온도 차이는 공기의 밀도 차이를 가져오고, 이는 기압차이로 나타나며, 기압의 재분포에 의해 낮에는 지표 부근에서는 바다에서 바람이 불어오고(해풍), 밤에는 육지가 바다보다 먼저 냉각되어 육지에서 바다로 바람이 분다(육풍).During the day, the land is heated first, causing the temperature above the land to rise, and the warm air above the land expands and becomes lighter, rising upwards. On the other hand, air above the sea is denser because it has a lower temperature than land due to uneven heating. The difference in temperature above the land and the sea that occurs during the day brings a difference in the density of air, which is represented by a difference in air pressure, and by the redistribution of air pressure, the wind blows from the sea near the surface during the day (sea wind), and at night. The land is cooled before the sea, and wind blows from the land to the sea (land wind).

한편, 초등학교 교육과정에는 위와 같은 대류현상을 실험을 통해 관찰할 수 있는 대류상자 실험이 계속적으로 포함되어 왔으며, 대류상자 실험을 위한 과학 기자재 또한 계속적인 개선을 통해 개발되어 왔다.Meanwhile, in the elementary school curriculum, convection box experiments that can observe the above convection phenomenon through experiments have been continuously included, and scientific equipment for convection box experiments has also been developed through continuous improvement.

종래의 대류상자 실험용 과학 기자재는 굴뚝형과 수조형으로 나누어 볼 수 있다. 굴뚝형은 제6차, 제7차 2007개정 교육과정에 활용되었고, 수조형은 제5차 2009개정 교육과정에 활용되었다.Conventional convection box experimental scientific equipment can be divided into chimney type and water tank type. The chimney type was used for the 6th and 7th 2007 revised curriculum, and the water tank type was used for the 5th 2009 revised curriculum.

굴뚝형의 경우, '어둠상자'를 개조한 실험 장치로, 향을 내부에 넣어 향 연기의 이동 모습을 계속 관찰할 수 있도록 한 것이다. 향이 계속 공급되므로 연기가 나갈 수 있는 구멍을 굴뚝 형태로 설치한 것이며, 낮에 육지와 바다의 온도 차이를 나타내기 위해 마른 흙과 얼음을 사용하여 실험을 행하였다.In the case of the chimney type, the'dark box' is an experimental device that has been remodeled, and the incense is put inside to continuously observe the movement of the incense smoke. Since the incense was continuously supplied, a hole through which smoke could escape was installed in the form of a chimney, and experiments were conducted using dry soil and ice to show the temperature difference between land and sea during the day.

굴뚝형은 얼음을 사용하기 때문에 온도 차이가 크고, 대류상자 내부가 어두워 학생들이 관찰하기 어려운 문제점이 있었고, 굴뚝이 대류 현상에 관여하는 요소처럼 보여 학생들에게 오개념을 갖게 할 수 있는 문제점이 있었다.Since the chimney type uses ice, the temperature difference is large, and the inside of the convection box is difficult for students to observe, and the chimney looks like an element involved in the convection phenomenon.

수조형의 경우, 투명한 부분이 많아 내부가 잘 보이지만 향 연기를 일시적으로 투입하기 때문에 연기가 금방 흩어져 관찰이 어렵게 되는 문제점이 있었다. 또한, 제5차 교육과정에서 직접 실험과 동시에 전구로 가열하는 경우, 전구 주변의 공기가 먼저 데워져 정확한 실험 결과를 얻을 수 없는 문제점이 있었으며, 2009개정 교육과정의 경우, 개선을 통해 열전구로 데운 뒤 넣었지만 데우는 시간이 오래 결려 준비 시간이 수업 진행에 방해 요소가 되는 문제점이 있었다.In the case of a water tank type, since there are many transparent parts, the inside is easily seen, but since the incense smoke is temporarily injected, the smoke is quickly scattered and thus becomes difficult to observe. In addition, when heating with a light bulb at the same time as the experiment in the fifth training course, there was a problem in that the air around the bulb was first heated to obtain an accurate test result. In the 2009 revised curriculum, it was heated with a heat bulb through improvement. I put it back, but the warming time was so long that the preparation time interfered with the class.

또한, 공통적으로 역대 교육과정에서 제시된 대류상자 실험용 과학 기자재의 가장 큰 문제점은 연기가 이동하는 모습을 관찰하기 어렵다는 점이고, 대류 순환이 형성될 수 있는 충분한 높이도 확보되지 않았기 때문에 대류보다는 온도 차이로 인해 향 연기가 일시적으로 대략 사선 방향으로 이동하는 것을 살펴보는 활동이 중점이 되어 효과적인 실험 학습 효과를 얻을 수 없는 문제점이 있었다.In addition, the biggest problem of the scientific equipment for convection box experiments presented in the previous curriculum is that it is difficult to observe the movement of smoke, and due to the temperature difference rather than convection, the sufficient height for convection circulation is not secured. There was a problem that an effective experimental learning effect could not be obtained because the activity of observing the incense smoke temporarily moving in the diagonal direction was the focus.

공개실용신안공보 제20-2011-003993호(2011.04.22.)Public Utility Model Publication No. 20-2011-003993 (2011.04.22.) 공개특허공보 제10-2011-0107602호(2011.10.04.)Publication Patent Publication No. 10-2011-0107602 (2011.10.04.) 공개특허공보 제10-2015-0017257호(2011.04.22.)Patent Publication No. 10-2015-0017257 (2011.04.22.)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 대류상자의 폭을 개선함으로써 대류의 순환구조가 선명하게 관찰될 수 있도록 하거나, 대류상자의 내부 공간을 구분하는 칸막이를 후방으로 인출될 수 있게 설치함으로써 칸막이 존재시 모래 위 공기와 물 위 공기의 온도 차이가 뚜렷하게 비교될 수 있도록 하거나, 칸막이 분리시 대류 흐름의 시작 순간부터 관찰할 수 있도록 하며, 모래와 물의 온도 차이를 30℃로 설정함으로써 대류 흐름이 오래 관찰될 수 있도록 하거나, 대류상자 내측의 상단 모서리 부분이 곡선 형태가 되도록 함으로써 대류상자 내측의 상단 모서리에서 생기는 와류를 제거하여 대류 흐름이 순환하는 형태로 관찰될 수 있도록 하거나, LED 조명등을 설치함으로써 조명 기구로 인한 자체 열 발생을 최소화하여 대류 흐름에 주는 영향을 최소화하여 대류 흐름이 또렷하게 관찰될 수 있도록 하거나, 칸막이가 설치된 상태에서 칸막이에 의해 분리된 각각의 공간에 향을 투입할 수 있는 투입구를 설치함으로써 온도에 따른 공기의 움직임을 관찰할 수 있게 하여 학생들로 하여금 공기의 움직임을 예상하고 추리할 수 있도록 하는 대류 실험용 과학 기자재를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention has been proposed to solve the above problems, by improving the width of the convection box so that the circulating structure of the convection can be observed clearly, or can be drawn out the partition to separate the interior space of the convection box to the rear. By installing, the temperature difference between air on sand and air on water can be clearly compared when the partition is present, or can be observed from the beginning of convection flow when the partition is separated, and the temperature difference between sand and water is set to 30℃. By allowing the convection flow to be observed for a long time, or by making the upper edge of the inside of the convection box to be curved, remove the vortex generated at the inside of the convection box so that the convection flow can be observed in a circulating form, or LED lights By installing it, the heat generated by the lighting equipment can be minimized to minimize the effect on the convection flow so that the convection flow can be clearly observed, or incense can be injected into each space separated by the partition when the partition is installed. The purpose of this study is to provide scientific equipment for convection experiments that allow students to observe and reason about the movement of air by installing an inlet.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 대류 실험용 과학 기자재는, 서로 다른 온도의 실험용 물질을 각각 수용하기 위한 두 개의 보관부가 마련된 그릇 부재; 상기 그릇 부재를 상방으로부터 덮을 수 있도록 일측에 개구부가 형성되고 그 내부에 내부 공간부가 마련되며 직방체 형상 또는 사각 박스 형태를 구비하고 적어도 일면이 투명한 재질로 형성되는 덮개 부재; 및 상기 덮개 부재의 내부 공간부를 두 영역으로 구분하도록 설치되고 상기 덮개 부재의 후방으로 이동하여 상기 두 영역을 하나의 영역으로 형성하도록 설치되는 칸막이를 포함한다.Scientific equipment for convection experiments according to an aspect of the present invention for achieving the above object, the vessel member provided with two storage units for receiving each of the experimental materials at different temperatures; An opening formed on one side so as to cover the bowl member from above, an internal space provided therein, having a rectangular parallelepiped or rectangular box shape, and at least one surface formed of a transparent material; And a partition which is installed to divide the inner space portion of the cover member into two regions, and moves to the rear of the cover member to form the two regions into one region.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 대류 실험용 과학 기자재는, 대류 흐름이 발생하도록 서로 다른 온도를 갖는 물질이 두 부분으로 구분되어 보관될 수 있도록 두 개의 보관부가 마련된 그릇 부재와, 이 그릇 부재를 상방으로부터 덮을 수 있도록 일측에 개구부가 형성되고, 그 내부에 대류 흐름을 위한 내부 공간부가 마련된 투명한 재질의 덮개 부재를 포함하는 대류상자와, 상기 대류상자의 내부 공간부를 두 부분으로 구분하거나 구분하지 않을 수 있도록 상기 대류상자의 덮개 부재에 후방으로 인출될 수 있게 설치되는 칸막이와, 상기 그릇 부재의 두 부분으로 구분된 각각의 보관부에 담기는 서로 다른 온도를 갖는 실험용 물질과, 상기 대류상자의 덮개 부재를 관통하여 삽입될 수 있고, 상기 내부 공간부에 대류 흐름이 시각적으로 도출될 수 있도록 연기를 제공하는 연기 발생 부재를 포함할 수 있다.The scientific equipment for convection experiment according to another embodiment of the present invention for achieving the above object, and a vessel member provided with two storage units so that materials having different temperatures can be divided into two parts and stored to generate convection flow, An opening is formed on one side to cover the vessel member from above, and a convection box including a transparent cover member provided with an internal space for convection flow therein, and an internal space of the convection box are divided into two parts. The partition material is installed so as to be withdrawn to the rear of the cover member of the convection box so as not to be distinguished, and the experimental material having a different temperature contained in each storage compartment divided into two parts of the vessel member, It may be inserted through the cover member of the convection box, it may include a smoke generating member for providing smoke so that the convection flow can be visually derived in the interior space.

상기 덮개 부재는 그 외형이 직방체 형상으로 이루어지고, 그 가로 길이 또는 높이 길이는 그 폭 길이의 수 배일 수 있다. 덮개 부재의 가로 길이는 높이 길이보다 클 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 일례로, 덮개 부재의 가로, 높이 및 폭의 비율은 약 5 : 4 : 1 일 수 있다. 구현에 있어서, 덮개 부재의 폭은 5㎝ 초과, 20㎝ 미만인 것이 바람직하며, 약 10㎝인 것이 더욱 바람직하다. 이러한 덮개 부재를 포함한 대류상자를 이용하면, 과학 기자재의 관찰 및 보관에 가장 적합할 수 있다.The cover member has an outer shape of a rectangular parallelepiped shape, and its lateral length or height length may be several times its width. The horizontal length of the cover member may be greater than the height length, but is not limited thereto. As an example, the ratio of the width, height, and width of the cover member may be about 5:4:1. In an implementation, the width of the cover member is preferably greater than 5 cm and less than 20 cm, more preferably about 10 cm. If a convection box including such a cover member is used, it may be most suitable for observation and storage of scientific equipment.

상기 그릇 부재에 담기는 서로 다른 온도의 실험용 물질은 모래와 물이며, 모래와 물의 온도 차이는 5℃ 이상, 40℃ 이하인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 20℃ 내지 30℃일 수 있다. 실험용 재료들 간의 온도 차이가 5℃ 이상, 20℃미만이면 동일한 사이즈의 대류상자에서 20℃ 내지 30℃의 경우에 비해 상대적으로 느린 대류 현상을 관찰할 수 있고, 30℃ 초과, 40℃ 이하이면 상대적으로 빠른 대류 현상을 관찰할 수 있다.Experimental materials at different temperatures contained in the vessel member are sand and water, and the temperature difference between sand and water is preferably 5°C or higher and 40°C or lower, and more preferably 20°C to 30°C. If the temperature difference between the experimental materials is 5°C or more and less than 20°C, a relatively slow convection phenomenon can be observed in the convection box of the same size compared to the case of 20°C to 30°C. As a result, rapid convection phenomenon can be observed.

상기 대류상자 내측의 상단 모서리 부분은 대류 흐름이 순환하는 형태로 관찰될 수 있도록 곡선 형태로 이루어지는 것이 바람직하다. 곡선 형태는 덮개 부재의 대응 부분을 곡면 형태로 직접 가공하는 구성을 포함하거나, 덮개 부재의 내측 상부의 양측 가장자리에 위치하는 직각 코너 부분에 별도의 모서리 보완 장치를 설치하는 것을 포함할 수 있다. 모서리 보완 장치는 덮개 부재의 돌기나 홈과 결합하는 홈 또는 돌기를 구비하고 일면이 오목한 곡면 형태를 구비하는 블록을 포함할 수 있다. 이 블록은 유선형 코너 형성 블록으로 지칭될 수 있다.The upper edge portion inside the convection box is preferably made of a curved shape so that the convection flow can be observed in a circulating form. The curved shape may include a configuration of directly processing a corresponding portion of the cover member into a curved shape, or may include installing a separate corner complementary device at a right-angled corner portion located at both edges of the inner upper portion of the cover member. The edge compensating device may include a block having a groove or a protrusion that engages a protrusion or a groove of the cover member and a curved surface having a concave surface. This block may be referred to as a streamlined corner forming block.

상기 칸막이(800)는 덮개 부재의 폭 방향으로 왕복 운동 가능하게 설치될 수 있다. 그 경우, 칸막이는 덮개 부재와 분리되거나 분리되지 않을 수 있다. 분리되는 경우, 대류 실험용 과학 기자재는 칸막이가 출입하는 덮개 부재의 측면 개구부를 막는 측면 덮개를 더 구비할 수 있다. 측면 덮개는 검정 아크릴 배경과 유사한 색상을 가지고 측면 개구부를 막을 수 있는 수단이나 부재라면 특별히 한정되지는 않는다. 측면 덮개는 덮개 부재와는 다른 유연한 부재로 형성되어 덮개 부재에 부분적으로 고정될 수 있다. 유연한 부재는 천, 고무 등을 포함할 수 있다.The partition 800 may be installed to be reciprocating in the width direction of the cover member. In that case, the partition may or may not be separated from the cover member. When separated, the scientific equipment for convection experiments may further include a side cover that blocks a side opening of the cover member through which the partition enters and exits. The side cover is not particularly limited as long as it has a color similar to that of a black acrylic background and is a means or member for blocking the side openings. The side cover may be formed of a flexible member different from the cover member to be partially fixed to the cover member. The flexible member may include cloth, rubber, and the like.

상기 대류상자에는 대류 흐름의 뚜렷한 관찰을 위한 조명 기구가 설치되며, 상기 조명 기구는 대류 흐름에 열에 의한 영향이 최소화될 수 있도록, LED(light emitting diode) 조명등을 포함하는 것이 바람직하나, 이에 한정되지는 않는다. 조명 기구는 유기 발광 다이오드(OLED) 등 기존의 다른 광원을 이용하는 조명 장치가 사용될 수 있다.The convection box is provided with a lighting device for clear observation of the convection flow, and the lighting device preferably includes a light emitting diode (LED) light so as to minimize the effect of heat on the convection flow, but is not limited thereto. Does not. The lighting device may be a lighting device using another conventional light source, such as an organic light emitting diode (OLED).

상기 조명 기구는 외부에 위치하는 배터리에 연결되고 배터리 전원에 의해 작동될 수 있다. 배터리는 휴대용 기기의 충전을 위한 보조 배터리를 포함할 수 있다.The luminaire is connected to an externally located battery and can be operated by battery power. The battery may include an auxiliary battery for charging a portable device.

상기 연기 발생 부재는 상기 대류상자의 덮개 부재에 칸막이가 설치된 상태에서 상기 칸막이에 의해 구분된 대류상자 내부의 양쪽 공간에 각각 투입되는 것이 바람직하다. 이를 위해 덮개 부재에는 칸막이에 의해 구획되는 두 영역에 대하여 외부에서 연기를 주입하거나 연기 발생 부재를 삽입할 수 있는 홀이 구비될 수 있다. 이러한 홀은 대류상자를 정면에서 볼 때 대류상자의 왼쪽 측면과 오른쪽 측면에 각각 형성될 수 있다.It is preferable that the smoke generating members are respectively put into both spaces inside the convection box separated by the partitions in a state in which a partition is installed in the cover member of the convection box. To this end, the cover member may be provided with a hole through which smoke can be injected from the outside or a smoke generating member is inserted into the two regions partitioned by the partition. These holes may be formed on the left side and right side of the convection box, respectively, when viewed from the front.

상기 칸막이에 의해 구분된 대류상자 내부의 양쪽 공간에는 각각 온도에 따른 대류 흐름을 정확히 측정 가능하게 해주는 디지털 온도계가 설치되는 것이 바람직하다. 디지털 온도계는 덮개 부재의 내부에 위치하는 실험용 물질상의 대기 온도를 측정하도록 설치될 수 있다.It is preferable that digital thermometers are installed in both spaces inside the convection box separated by the partitions to accurately measure convective flow according to temperature. The digital thermometer can be installed to measure the ambient temperature on the laboratory material located inside the lid member.

상기 대류 실험용 과학 기자재는 상기 대류상자의 덮개 부재에 반복적으로 탈부착가능하여 실험 중 붙여볼 수 있고, 실험이 끝나면 떼어서 보관할 수 있는 직관 유추에 도움을 주는 다수의 이미지 카드를 더 포함하는 것이 바람직하다.It is preferable that the scientific equipment for convection experiments further includes a plurality of image cards that can be repeatedly attached and detached to the cover member of the convection box during the experiment, and that assist in intuition that can be removed and stored after the experiment.

상기 이미지 카드는 대류 흐름이 나타나는 곳에 붙일 수 있도록 화살표 모양이 표시된 제1 이미지 카드, 공기의 양이 상대적으로 많은 곳에 붙일 수 있는 '공기'가 표시된 제2 이미지 카드, 고기압과 저기압인 부분을 구분해서 붙일 수 있는 '고기압' 및 '저기압'이 표시된 제3 이미지 카드, 대류에 의해 상승한 더운 공기가 위치한 부분에 붙일 수 있는 수증기 모양이 표시된 제4 이미지 카드, 관찰자인 남학생 또는 여학생 모습이 표시된 제5 이미지 카드, 밤 또는 낮에 대한 제6 이미지 카드 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것이 바람직하다.The image card is a first image card marked with an arrow so that it can be pasted where convective flow appears, a second image card marked with'air' that can be attached to a relatively large amount of air, and a high-pressure and low-pressure part. A third image card showing'high pressure' and'low pressure' that can be pasted, a fourth image card showing the shape of water vapor that can be pasted in the area where hot air raised by convection is located, and a fifth image showing the observer's male or female figure It is preferred to include at least one of a sixth image card for card, night or day.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 다른 측면에 따른 대류 실험용 과학 기자재는, 서로 다른 온도의 실험용 물질을 각각 수용하기 위한 두 개의 보관부가 마련된 그릇 부재; 상기 그릇 부재를 상방으로부터 덮을 수 있도록 하부측에 개구부가 형성되고 그 내부에 내부 공간부가 마련되며 직방체 형상 또는 사각 박스 형태를 구비하며 적어도 전면이 투명한 재질로 형성되는 덮개 부재; 상기 덮개 부재의 내부 공간부를 두 영역으로 구분하도록 설치되고 상기 덮개 부재의 후방으로 이동하여 상기 두 영역을 하나의 영역으로 형성하도록 설치되는 칸막이; 및 상기 덮개 부재를 정면에서 볼 때, 상기 덮개 부재의 왼쪽 측면과 오른쪽 측면에 각각 배치되며 상기 덮개 부재를 외부에서 내부로 관통하는 두 개의 투입 홀을를 포함하고, 여기에서, 상기 덮개 부재의 내측 상단 양측 모서리 부분은 곡면 형태를 구비하며, 상기 칸막이는 판 형태의 몸체와, 상기 몸체의 전방측 단면에 결합하고 상기 몸체가 상기 후방으로 이동한 상태에서 상기 몸체가 통과하는 개구부를 상기 덮개 부재의 내부 측에서 막는 전면수직커버와, 상기 몸체의 후방측 단면에 결합하고 상기 몸체가 전방으로 이동하여 상기 덮개 부재의 전면에 접하는 상태에서 상기 덮개 부재의 후면 외측에서 상기 개구부를 막는 외부노출손잡이를 구비한다.In order to solve the above technical problem, a scientific equipment for convection experiment according to another aspect of the present invention includes: a bowl member provided with two storage units for accommodating experimental materials at different temperatures, respectively; An opening is formed on the lower side so as to cover the bowl member from above, an internal space is provided therein, and has a rectangular parallelepiped or rectangular box shape, and at least the front cover is formed of a transparent material; A partition which is installed to divide the internal space portion of the cover member into two areas and is installed to move to the rear of the cover member to form the two areas into one area; And two input holes which are respectively disposed on the left side and the right side of the lid member and penetrate the lid member from the outside to the inside when the lid member is viewed from the front, wherein the inner top of the lid member is provided. Both sides of the corner portion have a curved surface, the partition is a plate-shaped body, coupled to the front-side cross-section of the body and the body is moved to the rear, the opening through which the body passes through the inside of the cover member It is provided with a front vertical cover which blocks on the side, and an external exposure handle which is coupled to the rear end surface of the body and closes the opening on the outside outside of the cover member in a state where the body moves forward to contact the front surface of the cover member. .

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 또 다른 측면에 따른 대류 실험용 과학 기자재의 작동 방법은, 그릇 부재 상의 두 보관부에 담긴 서로 다른 실험용 물질의 온도를 20℃ 초과, 40℃ 미만으로 설정하는 단계; 상기 그릇 부재 상에 덮개 부재를 덮어 대류상자를 형성하는 단계-여기서, 덮개 부재의 내부 공간부는 횡 방향으로 연장하는 판 상의 칸막이에 의해 좌우의 두 공간부들로 나누어짐-; 상기 덮개 부재의 양 측면의 투입홀을 통해 연기 발생 부재를 투입하여 상기 두 공간부들 각각에 연기를 생성하는 단계; 및 상대적으로 온도가 높은 실험용 물질 상의 연기가 해당 공간부 전체에 퍼질 때 상기 칸막이를 움직여 상기 두 공간부들을 하나로 형성하는 단계를 포함한다.In order to solve the above technical problem, a method of operating a scientific equipment for convection experiment according to another aspect of the present invention, setting the temperature of different experimental materials contained in two storage parts on a vessel member to be greater than 20°C and less than 40°C ; Forming a convection box by covering the lid member on the vessel member, wherein the inner space portion of the lid member is divided into two space portions on the left and right sides by partitions on the plate extending in the transverse direction; Generating smoke in each of the two spaces by introducing a smoke generating member through the input holes on both side surfaces of the cover member; And forming the two spaces into one by moving the partition when smoke on a relatively high temperature experimental material spreads throughout the space.

일실시예에서, 상기 덮개 부재의 폭은 5㎝보다 크고 20㎝보다 작고, 상기 덮개 부재의 전면 가로 길이 및 높이 길이는 상기 폭 길이의 수 배이며, 상기 가로 길이는 상기 높이 길이보다 크다.In one embodiment, the width of the cover member is greater than 5 cm and less than 20 cm, the front width and height length of the cover member are several times the width length, and the width is greater than the height length.

상술한 바와 같은 대류 실험용 과학 기자재에 따르면, 대류상자의 폭을 개선함으로써, 대류의 순환구조가 선명하게 관찰될 수 있고, 대류상자의 내부 공간을 구분하는 칸막이를 후방으로 인출될 수 있게 설치함으로써, 칸막이 존재시 모래 위 공기와 물 위 공기의 온도 차이가 뚜렷하게 비교될 수 있게 되고, 칸막이 분리시 대류 흐름이 빠르게 형성되면서 오랫동안 지속될 수 있게 되며, 모래와 물의 온도 차이를 30℃로 설정함으로써, 대류 흐름이 오래 관찰될 수 있게 되고, 대류상자 내측의 상단 모서리 부분이 곡선 형태가 되도록 함으로써, 대류상자 내측의 상단 모서리에서 생기는 와류를 제거하여 대류 흐름이 순환하는 형태로 관찰될 수 있게 되며, LED 조명등을 설치함으로써, 조명 기구로 인한 자체 열 발생을 최소화하여 대류 흐름에 주는 영향을 최소화하여 대류 흐름이 뚜렷하게 관찰될 수 있게 되고, 칸막이가 설치된 상태에서 칸막이에 의해 분리된 각각의 공간에 향을 투입함으로써, 온도에 따른 공기의 움직임 관찰을 가능케 하여 학생들이 공기의 움직임을 예상하고 추리할 수 있게 된다.According to the scientific equipment for convection experiments as described above, by improving the width of the convection box, the circulation structure of the convection can be clearly observed, and by installing a partition that divides the internal space of the convection box so as to be withdrawn, When the partition is present, the temperature difference between the air on the sand and the air on the water can be clearly compared, and when the partition is separated, the convection flow is rapidly formed and can last for a long time, and by setting the temperature difference between sand and water to 30°C, the convection flow This can be observed for a long time, and by making the upper edge portion inside the convection box to be curved, it is possible to remove the vortex generated at the inside corner of the convection box so that the convection flow can be observed in a circulating form. By installing, the heat generated by the lighting equipment is minimized to minimize the effect on the convective flow so that the convective flow can be clearly observed, and by inserting fragrance into each space separated by the partition in the state where the partition is installed, It enables students to predict and reason about the movement of air by enabling observation of air movement according to temperature.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 대류 실험용 과학 기자재를 나타낸 도면.
도 2a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 대류 실험용 과학 기자재에서 칸막이를 제거한 상태에 대한 개략적인 정면도.
도 2b는 도 2a의 대류 실험용 과학 기자재에 대한 배면도.
도 2c는 도 2b의 대류 실험용 과학 기자재에 칸막이를 설치한 상태에 대한 배면도.
도 2d는 도 2c의 칸막이에 대한 평면도.
도 3a는 도 2c의 대류 실험용 과학 기자재에 대한 우측면.
도 3b는 도 2c의 대류 실험용 과학 기자재에 대한 평면도.
도 3c는 도 3b의 대류 실험용 과학 기자재의 칸막이에 대한 구조 및 작동 원리를 설명하기 위한 도면.
도 4는 도 2c의 대류 실험용 과학 기자재에 적용할 수 있는 이미지 카드에 대한 예시도.
도 5는 도 2c의 대류 실험용 과학 기자재의 작동 원리를 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 실시예의 대류 실험용 과학 기자재에서 대류상자의 폭을 결정하기 위한 실험 장면을 나타낸 도면.
도 7은 본 실시예의 대류 실험용 과학 기자재에서 대류상자의 내부 공간의 분할을 결정하기 위한 실험 장면을 나타낸 도면.
도 8은 본 실시예의 대류 실험용 과학 기자재에서 물질의 온도를 결정하기 위한 실험 장면을 나타낸 도면.
도 9는 본 실시예의 대류 실험용 과학 기자재에서 대류상자의 형태를 결정하기 위한 실험 장면을 나타낸 도면.
도 10은 본 실시예의 대류 실험용 과학 기자재에서 대류상자의 형태를 결정하기 위한 실험 장면을 나타낸 도면.
도 11은 본 실시예의 대류 실험용 과학 기자재에서 연기 투입 부재의 투입 위치를 결정하기 위한 실험 장면을 나타낸 도면.
도 12a 내지 도 12f는 도 2c의 대류 실험용 과학 기자재의 대류 실험을 위한 준비 과정에서 실제 대류 실험 과정을 설명하기 위한 도면들.
1 is a view showing a scientific equipment for convection experiment according to an embodiment of the present invention.
2A is a schematic front view of a state in which a partition is removed from scientific equipment for convection experiment according to another embodiment of the present invention.
Figure 2b is a rear view of the scientific equipment for convection experiment of Figure 2a.
FIG. 2C is a rear view of a state in which a partition is installed in the scientific equipment for convection experiment of FIG. 2B.
Figure 2d is a plan view of the partition of Figure 2c.
Figure 3a is a right side of the scientific equipment for convection experiment of Figure 2c.
Figure 3b is a plan view of the scientific equipment for convection experiment of Figure 2c.
Figure 3c is a view for explaining the structure and operation principle for the partition of the scientific equipment for convection experiment of Figure 3b.
FIG. 4 is an exemplary view of an image card applicable to the scientific equipment for convection experiment of FIG. 2C.
5 is a view for explaining the operating principle of the scientific equipment for convection experiment of Figure 2c.
6 is a view showing an experiment scene for determining the width of the convection box in the scientific equipment for convection experiment of this embodiment.
7 is a view showing an experiment scene for determining the division of the internal space of the convection box in the scientific equipment for convection experiment of the present embodiment.
8 is a view showing an experiment scene for determining the temperature of the material in the scientific equipment for convection experiment of the present embodiment.
9 is a view showing an experiment scene for determining the shape of the convection box in the scientific equipment for convection experiment of the present embodiment.
10 is a view showing an experiment scene for determining the shape of a convection box in the scientific equipment for convection experiment of the present embodiment.
11 is a view showing an experimental scene for determining the input position of the smoke input member in the scientific equipment for convection experiment of the present embodiment.
12A to 12F are diagrams for explaining an actual convection experiment process in preparation for convection experiment of the scientific equipment for convection experiment of FIG. 2C.

본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 용어가 동일하더라도 표시하는 부분이 상이하면 도면 부호가 일치하지 않음을 미리 말해두는 바이다.In describing the present invention, when it is determined that detailed descriptions of related known functions or configurations may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, detailed descriptions thereof will be omitted. Even if the terms are the same, it is said in advance that the reference numerals do not match if the parts to be displayed are different.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 실험자 및 측정자와 같은 조작자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In addition, the terms to be described later are terms set in consideration of the functions in the present invention, which may vary depending on the intention or custom of the operator, such as an experimenter and a measurer, so the definition should be made based on the contents throughout the present specification.

본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.In the present specification, terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from other components.

예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들조의 합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component. The term and/or includes the sum of a plurality of sets of related listed items or any of the plurality of related listed items.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.The terms used herein are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person skilled in the art to which the present invention pertains. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having meanings consistent with meanings in the context of related technologies, and should not be interpreted as ideal or excessively formal meanings unless explicitly defined in the present application. Does not.

또한, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Also, when a part is said to "include" a certain component, this means that other components may be further included rather than excluding other components unless specifically stated to the contrary.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 도면부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The same reference numerals in each drawing denote the same members.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 대류 실험용 과학 기자재를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a scientific equipment for convection experiment according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 대류 실험용 과학 기자재(100a)는 전면을 대략 직사각형 형태를 구비하고, 두께(W)가 5㎝보다 크고 20㎝보다 작으며, 전면의 종방향 길이가 두께(W)의 수 배이고, 횡방향 길이가 두께(W)의 수 배이며, 종방향 길이가 횡방향 길이보다 큰 사각 박스 형태를 구비한다.Referring to FIG. 1, the scientific equipment 100a for convection experiment according to the present embodiment has a substantially rectangular shape on the front surface, a thickness W of greater than 5 cm and less than 20 cm, and a longitudinal length of the front surface. (W) is several times, the transverse length is several times the thickness (W), the longitudinal length is provided with a rectangular box shape larger than the transverse length.

대류 실험용 과학 기자재(100a)는 그룹 부재(110), 덮개 부재(120), 칸막이(200), 투입홀(121), 조명장치(500) 및 온도계(600)를 구비한다.Scientific equipment for convection experiments (100a) is provided with a group member 110, the cover member 120, the partition 200, the input hole 121, the lighting device 500 and the thermometer 600.

그룹 부재(110)는 바닥판(111)과 상기 바닥판(111) 상에 배치되고 서로 다른 온도의 실험용 물질을 각각 수용하는 두 개의 보관부(112, 113)를 구비한다. 서로 다른 온도의 실험용 물질들은 서로 다른 열용량을 구비하여 날씨나 태양광에 의해 하루 중 동일 시간에 서로 다른 온도를 갖는 육지와 바다에 대응할 수 있는 재료라면 어떠한 재료라도 사용가능하다. 재료는 예컨대, 모래와 물일 수 있다.The group member 110 has a bottom plate 111 and two storage portions 112 and 113 which are disposed on the bottom plate 111 and accommodate experimental materials of different temperatures, respectively. Experimental materials at different temperatures have different heat capacities, and any material can be used as long as they can cope with land and sea having different temperatures at the same time of day due to weather or sunlight. The material can be, for example, sand and water.

덮개 부재(120)는 적어도 전면과 두 측면에 투명한 부재로 이루어질 수 있다. 덮개 부재(120)는 그릇 부재(110)를 상방으로부터 덮을 수 있도록 하부측에 개구부가 형성되고 그 내부에 내부 공간부가 마련되며 직방체 형태 또는 사각 박스 형태를 구비한다. 여기서, 덮개 부재(120)의 내측 상단 양측 모서리 부분은 곡면 형태를 구비한다. 이러한 곡면 형태는 덮개 부재(120)의 내측 상단 코더에 별도의 코너 메움 부재(122)를 배치함으로써 구현될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 코너 메움 부재(122)는 삼각 단면을 가진 짧은 삼각 막대의 일면을 오목한 곡면으로 형성한 구조를 구비할 수 있으며, 이하 '블록'이라 지칭하기로 한다.The lid member 120 may be made of a transparent member on at least the front and two sides. The cover member 120 is provided with an opening on the lower side so as to cover the bowl member 110 from above, an internal space is provided therein, and has a rectangular parallelepiped shape or a rectangular box shape. Here, both inner and upper corner portions of the cover member 120 have a curved shape. The curved shape may be implemented by disposing a separate corner filling member 122 on the inner upper coder of the cover member 120, but is not limited thereto. The corner filling member 122 may have a structure in which one surface of a short triangular rod having a triangular cross section is formed as a concave curved surface, and hereinafter referred to as a'block'.

덮개 부재(120)의 양 측면들 각각에는 투입홀(121)이 설치된다. 투입홀(121)은 덮개 부재를 관통하여 연기 발생 수단을 삽입하거나 연기 발생 수단에서 발생하는 연기를 주입하기 위한 구성부이나, 투입홀(121)은 연기 발생 과정을 완료한 후 덮개 부재(120) 내부와 외부의 유체 유동을 차단하도록 구성되는 것이 바람직하나 이에 한정되지는 않는다. 일례로, 외부에 부착되는 소정의 돌출부에 의해 투입홀(121)의 유체유동구간은 덮개 부재(120)의 측면 부재의 두께보다 두꺼워지면서 일정 길이만큼 연장하도록 설치될 수 있고, 그에 의해 투입홀(121)을 출입하는 유체의 유동을 제한하여 소기의 목적을 달성할 수 있다. 이러한 투입홀(121)의 구성에 대하여는 후술되는 투입홀 구조를 추가로 적용할 수 있음은 물론이다.The input hole 121 is installed on each of both sides of the cover member 120. The input hole 121 is a component for inserting smoke generation means through the cover member or injecting smoke generated from the smoke generation means, but the input hole 121 is a cover member 120 after completing the smoke generation process It is preferably configured to block fluid flow inside and outside, but is not limited thereto. In one example, the fluid flow section of the input hole 121 by a predetermined protrusion attached to the outside may be installed to extend a predetermined length while being thicker than the thickness of the side member of the cover member 120, whereby the input hole ( 121) It is possible to achieve the desired purpose by limiting the flow of the fluid entering and exiting. Needless to say, the configuration of the input hole 121 may be additionally applied with the input hole structure described later.

칸막이(200)는 덮개 부재(120)의 내부 공간부를 두 영역으로 구분하도록 배치되고 덮개 부재(120)의 후방으로 이동가능하게 설치된다. 칸막이(200)가 후방으로 이동한 상태에서 덮개 부재(120)의 내부 공간부의 두 영역은 하나의 영역으로 형성된다. 본 실시예에서는 칸막이(200)의 작동 구조를 명확하게 도시하지 않았으나, 후술하는 실시예의 작동 구조를 적용할 수 있음은 물론이다.The partition 200 is disposed to divide the inner space portion of the cover member 120 into two areas and is movably installed to the rear of the cover member 120. In the state in which the partition 200 moves rearward, two regions of the inner space portion of the cover member 120 are formed as one region. In this embodiment, although the operation structure of the partition 200 is not clearly illustrated, it is needless to say that the operation structure of the embodiment described later can be applied.

도 2a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 대류 실험용 과학 기자재에서 칸막이를 제거한 상태에 대한 개략적인 정면도이고, 도 2b는 도 2a의 대류 실험용 과학 기자재에 대한 배면도이고, 도 2c는 도 2b의 대류 실험용 과학 기자재에 칸막이를 설치한 상태에 대한 배면도이고, 도 2d는 도 2c의 칸막이에 대한 평면도이고, 도 3a는 도 2c의 대류 실험용 과학 기자재에 대한 우측면이고, 도 3b는 도 2c의 대류 실험용 과학 기자재에 대한 평면도이고, 도 3c는 도 3b의 대류 실험용 과학 기자재의 칸막이에 대한 구조 및 작동 원리를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 도 2c의 대류 실험용 과학 기자재에 적용할 수 있는 이미지 카드에 대한 예시도이고, 도 5는 도 2c의 대류 실험용 과학 기자재의 작동 원리를 설명하기 위한 도면이다.2A is a schematic front view of a state in which a partition is removed from a convection experiment scientific equipment according to another embodiment of the present invention, FIG. 2B is a rear view of the scientific equipment for convection experiment in FIG. 2A, and FIG. 2C is convection in FIG. 2B FIG. 2D is a plan view of the partition of FIG. 2C, FIG. 3A is a right side view of the scientific equipment for convection experiment of FIG. 2C, and FIG. 3B is for convection experiment of FIG. 2C It is a plan view of the scientific equipment, Figure 3c is a view for explaining the structure and operation principle of the partition of the scientific equipment for convection experiment of Figure 3b, Figure 4 is a picture card that can be applied to the scientific equipment for convection experiment of Figure 2c 5C is a diagram for explaining the operating principle of the scientific equipment for convection experiment of FIG. 2C.

도 2a 내지 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 대류 실험용 과학 기자재(100)는, 그릇 부재(110), 덮개 부재(120) 및 칸막이(200)를 포함한다.2A to 5, the scientific equipment 100 for convection experiment according to the present embodiment includes a vessel member 110, a lid member 120 and a partition 200.

그릇 부재(110)는 서로 다른 온도의 실험용 물질(301, 302)을 각각 수용하기 위한 두 개의 보관부(112, 113)를 구비한다.The vessel member 110 is provided with two storage parts 112 and 113 for receiving experimental materials 301 and 302 at different temperatures, respectively.

덮개 부재(120)는 그릇 부재(110)를 상방으로부터 덮을 수 있도록 그 일측 또는 하부측에 개구부를 구비하며 직방체 형상 또는 사각 박스 형태를 구비하고 그 내부에 공간부(내부 공간)가 마련되며 적어도 일면이 투명한 재질로 형성될 수 있다.The cover member 120 is provided with an opening on one side or a lower side thereof so as to cover the bowl member 110 from above, has a rectangular parallelepiped shape or a rectangular box shape, and a space portion (inner space) is provided therein and at least one side It can be formed of a transparent material.

칸막이(200)는 덮개 부재(120)의 내부 공간을 두 영역으로 구분하도록 설치되고 덮개 부재(120)의 후방으로 이동하여 상기의 두 영역을 하나의 영역으로 형성하도록 인출가능하게 설치된다.The partition 200 is installed so as to divide the inner space of the cover member 120 into two regions, and is removably installed to move to the rear of the cover member 120 to form the two regions as one region.

그릇 부재(110)와 덮개 부재(120)의 결합 구조는 대류상자로 지칭될 수 있다. 대류상자는 전체적으로 직방체 형상으로 이루어지며, 교실이나 실험실의 책상 위나 바닥에 놓일 수 있다. 대류상자 내에 배치되는 두 보관부(112, 113)에는 실험용 물질(301, 302)이 담길 수 있다. 실험용 물질은 모래와 물일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The coupling structure between the bowl member 110 and the lid member 120 may be referred to as a convection box. The convection box is made of a rectangular parallelepiped, and can be placed on the floor or on the desk in a classroom or laboratory. Experimental materials 301 and 302 may be contained in the two storage units 112 and 113 disposed in the convection box. Experimental materials may be sand and water, but are not limited thereto.

좀더 구체적으로, 그릇 부재(110)는 합성수지 재질로 이루어지며, 반드시 투명할 필요는 없으나, 그릇 부재(110)에 보관되는 실험용 물질(301, 302)이 정면에서도 확인될 수 있도록 적어도 전면은 투명한 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 그릇 부재(100)는 강도, 무게 및 비용을 고려할 때, 아크릴 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.More specifically, the vessel member 110 is made of a synthetic resin material, and is not necessarily transparent, but at least the front is transparent so that the experimental materials 301 and 302 stored in the vessel member 110 can be seen from the front. It is preferably made of. When considering the strength, weight and cost, the bowl member 100 is preferably made of an acrylic material.

그릇 부재(110)는 바닥판(111), 이 바닥판(111) 상에 설치되는 두 보관부(112, 113)를 구비한다. 보관부(112, 113)는 각각에 보관되는 실험용 물질(301, 302)이 외부로 유출되는 것을 방지할 뿐만 아니라 대류하는 연기가 스며들지 않도록 상방만 개구되고, 나머지 부분에서는 틈이 없는 밀폐된 직사각형 상자 형상으로 이루어질 수 있다. 그릇 부재(110)에 밀폐성이 더해질 경우, 대류 관찰 시간은 180분 정도로 확장될 수 있다. 이는 그릇 부재(110)와 덮개 부재(120) 사이에 틈새가 존재하는 경우, 틈새의 영향에 의해 발생할 수 있는 와류가 제거되기 때문이다.The bowl member 110 includes a bottom plate 111 and two storage parts 112 and 113 installed on the bottom plate 111. The storage parts 112 and 113 not only prevent the experimental materials 301 and 302 stored in each from leaking to the outside, but also open only the upper side so that convective smoke does not permeate, and the remaining part is a sealed rectangle without a gap. It can be made in a box shape. When the sealing property is added to the vessel member 110, the convection observation time can be extended to about 180 minutes. This is because when a gap exists between the bowl member 110 and the cover member 120, vortices that may occur due to the effect of the gap are removed.

덮개 부재(120)는 합성수지 재질로 이루어지며, 대류 흐름의 관찰을 위해 투명한 재질로 이루어질 필요가 있으며, 강도와 무게 및 비용을 고려할 때, 투명한 아크릴 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 덮개 부재(120)는 그릇 부재(110)를 덮기 위한 개구부를 제외하면 대략의 직방체 형상으로 이루어지며, 그릇 부재(110)에 덮개 부재(120)가 완전히 결합한 경우, 덮개 부재(120)는 그릇 부재(110)의 바닥판(111)과 더불어 전체적으로 직방체 형상을 이루게 된다.The cover member 120 is made of a synthetic resin material, it is necessary to be made of a transparent material for observation of the convection flow, when considering the strength, weight and cost, it is preferably made of a transparent acrylic material. The cover member 120 is made of a substantially rectangular parallelepiped shape except for the opening for covering the bowl member 110, and when the cover member 120 is completely coupled to the bowl member 110, the cover member 120 is a bowl member In addition to the bottom plate 111 of 110, it is formed in a cuboid shape as a whole.

덮개 부재(120)는 그 외형이 직방체 형상으로 이루어지고, 그 가로와 높이와 폭(W)의 비율은 보관, 운반, 사용 등을 고려하여 적절하게 한정될 수 있다. 특히, 대류 실험용의 과학 기자재로서 대류 실험에 가장 적합한 사이즈를 구비할 수 있다. 일례로, 덮개 부재(120)의 전면의 종방향에서의 가로 길이 및 횡방향에서의 높이 길이는 덮개 부재(120)의 두께에 대응하는 폭 길이의 수 배일 수 있고, 가로 길이는 높이 길이보다 클 수 있다.The cover member 120 has an outer shape of a rectangular parallelepiped shape, and the ratio between the width and height and the width W may be appropriately limited in consideration of storage, transportation, and use. In particular, as a scientific equipment for convection experiments, a size most suitable for convection experiments can be provided. For example, the horizontal length in the longitudinal direction and the height length in the transverse direction of the front surface of the lid member 120 may be several times the width length corresponding to the thickness of the lid member 120, and the horizontal length is greater than the height length. Can.

특정 실시예에서, 그릇 부재(110)의 바닥판(111)을 포함하거나 생략한 상태에서의 덮개 부재(120)나 대류 상자의 가로, 높이 및 폭의 길이 비율은 5 : 4 : 1 일 수 있다. 다만, 덮개 부재(120)의 폭(W)은 5㎝를 초과하고 20㎝ 미만인 것이 바람직하며, 특히 약 10㎝ 정도인 것이 가장 바람직하다. 전술한 바와 같이 덮개 부재(120)의 폭(W) 즉, 대류상자의 폭(W)을 종래와 대비하여 더 작은 크기로 축소하면, 대류상자 내 대류의 순환구조를 더욱 선명하게 관찰할 수 있다.In a specific embodiment, the ratio of the length of the width, height, and width of the cover member 120 or the convection box in the state including or omitting the bottom plate 111 of the bowl member 110 may be 5:4:1. . However, the width W of the lid member 120 is preferably more than 5 cm and less than 20 cm, particularly preferably about 10 cm. As described above, if the width W of the lid member 120, that is, the width W of the convection box is reduced to a smaller size than in the prior art, the circulation structure of the convection in the convection box can be more clearly observed. .

한편, 대류상자 즉 덮개 부재(120)의 내측의 상단 모서리 부분 즉, 덮개 부재(120)의 내측의 상단 모서리 부분은 곡면 형태로 이루어지는 것이 바람직하다. 대류상자 내측의 상단 모서리를 곡면으로 설치하는 경우, 상단 모서리에서 발생하는 와류를 제거하여 대류 흐름의 원활한 순환을 관찰할 수 있다.On the other hand, the convection box, that is, the upper edge portion inside the cover member 120, that is, the upper edge portion inside the cover member 120 is preferably made of a curved surface. When the upper edge of the inside of the convection box is installed as a curved surface, it is possible to observe the smooth circulation of the convective flow by removing the vortex generated at the upper edge.

전술한 덮개 부재(120)의 제조시 덮개 부재(120)의 내측 곡면 부분으로서 일체로 형성될 수 있다. 일례로, 덮개 부재(120)의 내측의 상단 모서리 부분이 곡면 형태가 되도록 금형을 통해 내측 상단 모서리 곡면(122a)을 구비하는 덮개 부재(120)를 제조할 수 있다.When manufacturing the above-described cover member 120, it may be integrally formed as an inner curved portion of the cover member 120. For example, a cover member 120 having an inner upper edge curved surface 122a may be manufactured through a mold so that an upper inner corner portion of the lid member 120 is curved.

구현에 따라서, 여러 개의 부품을 조립하여 덮개 부재(120)를 제조하는 경우, 덮개 부재(120)의 내측의 상단 모서리 부분은 별도로 제작되고 곡면(122a)을 구비하는 블록(122)에 의해 메워지도록 배치될 수 있다. 블록(122)은 곡면(122a)이 평면이라고 가정할 때 덮개 부재(120)의 폭에 대응하는 두께를 가진 3각 입체 블록 형태를 구비할 수 있다.According to the implementation, when the cover member 120 is manufactured by assembling a plurality of parts, the upper edge portion of the inside of the cover member 120 is separately manufactured and filled by a block 122 having a curved surface 122a. Can be deployed. The block 122 may have a triangular three-dimensional block shape having a thickness corresponding to the width of the cover member 120 when the curved surface 122a is assumed to be flat.

또한, 별도로 준비되는 블록(122)은 적어도 일측 표면에 적어도 하나 이상의 요철부를 구비하고, 덮개 부재(120)의 대응 요철부와의 끼워 맞춤 결합에 의해 덮개 부재(120)의 내측 상단 코너 모서리에 밀착 고정될 수 있다. 이러한 블록(122)은 착탈가능한 내부 모서리 곡면 형성 부재로도 지칭될 수 있다.In addition, the separately prepared block 122 is provided with at least one concavo-convex portion on at least one surface, and is in close contact with the inner upper corner corner of the cover member 120 by fitting engagement with the corresponding concavo-convex portion of the cover member 120 Can be fixed. The block 122 may also be referred to as a removable inner corner curved surface forming member.

덮개 부재(120)는 그 측면 양측에 연기 발생 부재를 투입할 수 있는 관통된 투입 홀(121)을 구비할 수 있다. 투입 홀(121)은 유연한 막에 의해 막힌 형태를 구비할 수 있고, 연기 발생 부재의 투입에 따라 개방되는 구조를 구비할 수 있다. 또한, 투입 홀(121)은 덮개 부재(120)의 측면 부재의 두께보다 두껍도록 링 형태의 외부적층부재를 구비할 수 있다. 외부적층부재는 투입 홀(121)에 대응하는 중앙홀을 구비하여 투입홀(121)의 유체유동구간을 연장시킬 수 있다.The cover member 120 may include a through-inlet hole 121 through which both sides of the smoke generating member can be introduced. The input hole 121 may have a form blocked by a flexible film, and may have a structure that opens according to the input of the smoke generating member. In addition, the input hole 121 may be provided with a ring-shaped outer laminated member so as to be thicker than the thickness of the side member of the lid member 120. The external stacking member may have a central hole corresponding to the input hole 121 to extend the fluid flow section of the input hole 121.

덮개 부재(120)는 전면의 배경이 되는 후면에 어두운 계열의 색상을 가질 수 있다. 이러한 후면의 색상은 전면에서의 대류 흐름 관찰을 용이하게 하도록 기능할 수 있다. 이러한 구성을 위해 덮개 부재(120)의 후면 내측면 또는 외측면에는 배경부재(190)로는 검정색 등의 어두운 계열의 색상을 가진 시트상의 합성수지 부재, 코팅액에 의해 도포된 후 경화된 코팅 부재 등이 배치될 수 있다.The cover member 120 may have a dark-based color on the rear surface of the front surface. This back color can function to facilitate observation of the convection flow from the front. For this configuration, a synthetic resin member on a sheet having a dark-based color, such as black, and a cured coating member after being coated with a coating solution are disposed on the rear inner surface or outer surface of the cover member 120 as a background member 190 Can be.

칸막이(200)는 대류상자의 내부 공간을 두 부분으로 구분하고 대류상자의 후방으로 인출될 수 있게 설치된다. 칸막이(200)의 일부는 덮개 부재(120)와 동일하게 투명한 아크릴 재질로 이루어질 수 있으며, 덮개 부재(120)의 후방 개구부(180)를 통해 전후 방향(d1)으로 왕복운동 가능하게 설치되며, 배치 위치에 따라 덮개 부재(120)의 내부 공간을 두 부분으로 구분하거나 하나로 형성할 수 있다(도 3c 참조).The partition 200 is installed to divide the interior space of the convection box into two parts and to be drawn out to the rear of the convection box. A part of the partition 200 may be made of a transparent acrylic material, the same as the cover member 120, is installed to be reciprocating in the front-rear direction (d1) through the rear opening 180 of the cover member 120, arranged Depending on the position, the inner space of the cover member 120 may be divided into two parts or formed as one (see FIG. 3C ).

좀더 구체적으로, 도 2c 및 도 2d와 도 3b 및 도 3c에 도시한 바와 같이, 칸막이(200)는 판 형태의 몸체(210)와 상기 몸체(210)의 전방측 단면에 결합하고 몸체(210)가 후방으로 이동한 상태에서 몸체(210)가 통과하는 개구부(180)를 덮개 부재(120)의 내부 측에서 막는 전면수직커버(220)와, 몸체(210)의 후방측 단면에 결합하고 몸체(210)가 전방으로 이동하여 덮개 부재(120)의 전면 내측면에 접하는 상태에서 덮개 부재(120)의 개구부(180)를 후면 외측에서 막는 외부노출손잡이(230)를 구비할 수 있다. 전면수직커버(220)와 외부노출손잡이(230)는 덮개 부재(120)의 후방 개구부(180)를 칸막이(200)의 동작 상태에서 따라 덮개 부재(120)의 내측 또는 외측에서 각각 막을 수 있도록 개구부(180)에 대응하며 개구부(180)보다 큰 사이즈를 구비한다. 전면수직커버(220)는 판상의 탄성부재일 수 있고, 외부노출손잡이(230)는 손으로 잡기 편하도록 전면수직커버(220)보다 큰 두께나 폭을 구비할 수 있다.More specifically, as shown in FIGS. 2C and 2D and FIGS. 3B and 3C, the partition 200 is coupled to the front side end face of the body 210 and the body 210 in the form of a plate, and the body 210 The front vertical cover 220 which blocks the opening 180 through which the body 210 passes in the state of being moved rearward from the inner side of the cover member 120 and the rear side end face of the body 210 and the body ( 210 may be provided with an external exposure handle 230 that blocks the opening 180 of the cover member 120 from the rear outside in a state where it moves forward and contacts the front inner surface of the cover member 120. The front vertical cover 220 and the external exposure handle 230 are opened so that the rear opening 180 of the cover member 120 can be respectively blocked inside or outside the cover member 120 according to the operating state of the partition 200. It corresponds to (180) and has a larger size than the opening (180). The front vertical cover 220 may be a plate-shaped elastic member, and the external exposure handle 230 may have a greater thickness or width than the front vertical cover 220 so as to be easy to hold by hand.

전술한 칸막이(200)를 설치하면, 덮개 부재(120)의 내부 공간을 분리하여, 서로 다른 온도의 실험용 물질이 놓인 두 영역들에서, 한쪽 실험용 물질(예컨대, 모래) 위 공기와 다른쪽 실험용 물질(예컨대, 물) 위 공기의 온도 차이가 뚜렷하게 된 상태에서 대류 흐름 실험을 개시하고, 실험의 개시와 실질적으로 동시에 대류 흐름을 관찰할 수 있고, 또한 상대적으로 장시간 동안 대류 흐름을 관찰할 수 있는 작용효과를 얻을 수 있다.When the above-described partition 200 is installed, the inner space of the cover member 120 is separated, and in two areas where the test material at different temperatures is placed, air on one test material (eg, sand) and the other test material The action of starting a convection flow experiment in a state where the temperature difference of the air above (for example, water) becomes clear, observing convection flow substantially simultaneously with the start of the experiment, and also observing convection flow for a relatively long time You can get the effect.

이와 같이, 본 실시예에 따른 대류 실험용 과학 기자재(100)를 사용하는 경우에는, 칸막이(200)를 후방으로 인출하여 덮개 부재(120)의 두 내부 공간을 단일 공간으로 합치는 구조를 구비함으로써 대류상자 내 대류 흐름을 빠르게 형성하면서 오랫동안 지속되도록 할 수 있다.As described above, in the case of using the scientific equipment 100 for convection experiment according to the present embodiment, convection is provided by having the structure of drawing the partition 200 backward and combining the two inner spaces of the cover member 120 into a single space The convection flow in the box can be formed quickly and allowed to last for a long time.

실험용 물질(301, 302)은 대류상자의 내부의 공기의 일부를 데워 대류가 일어나도록 하기 위한 물질이며, 그릇 부재(110)의 두 부분으로 구분된 각각의 보관부(112, 113)에 서로 다른 온도를 갖도록 담길 수 있다. 일례로, 실험용 물질로는 모래와 물이 사용될 수 있고, 모래와 물이 각각 보관부(112, 113)에 담길 수 있다. 또한, 보관부(112, 113) 각각에 서로 다른 온도를 갖는 물이 담길 수도 있으며, 서로 다른 온도를 갖는 모래가 담길 수도 있다.Experimental materials (301, 302) is a material for heating a part of the air inside the convection box to cause convection to occur, and is different for each storage unit 112, 113 divided into two parts of the vessel member 110. It can be soaked to have a temperature. For example, sand and water may be used as the experimental material, and sand and water may be stored in the storage units 112 and 113, respectively. In addition, water having different temperatures may be contained in each of the storage units 112 and 113, and sand having different temperatures may be contained.

한편, 그릇 부재(110)에 담기는 서로 다른 온도의 실험용 물질은 모래와 물이 선택되는 것이 바람직하고, 이 모래와 물의 온도 차이는 약 30℃ 정도가 되도록 하는 것이 바람직하다. 두 실험용 재료의 온도 차이가 30℃가 되는 경우, 본 실시예의 대류상자 내에서 실험 시작과 함께 상대적으로 오랜 시간(예컨대, 180분) 동안 대류 흐름을 관찰할 수 있다.On the other hand, it is preferable that the material for the experiment at different temperatures contained in the vessel member 110 is selected from sand and water, and the temperature difference between the sand and water is preferably about 30°C. When the temperature difference between the two experimental materials is 30° C., the convection flow can be observed for a relatively long time (eg, 180 minutes) with the start of the experiment in the convection box of this embodiment.

위에서 언급한 연기 발생 부재는 대류상자의 덮개 부재(120)를 관통하여 삽입될 수 있고, 대류상자의 내부 공간에서 발생하는 대류 흐름을 시각적으로 보여주는 연기를 제공한다. 연기 발생 부재로는 연기를 발생시키는 다양한 부재가 사용될 수 있으나, 화재의 위험성과 유해 성분의 노출을 고려할 때, 이러한 위험을 최소화할 수 있도록, 향이 사용되는 것이 바람직하다.The above-mentioned smoke generating member may be inserted through the cover member 120 of the convection box, and provides smoke visually showing convection flow occurring in the interior space of the convection box. Various members that generate smoke may be used as the smoke generating member, but in consideration of the risk of fire and exposure of harmful components, fragrance is preferably used to minimize this risk.

또한, 연기 발생 부재는 대류상자의 덮개 부재(120)에 칸막이(200)가 설치된 상태에서 칸막이(200)에 의해 구분된 대류상자의 양쪽 공간에 각각 투입되는 것이 바람직하다. 이를 위해 앞서 설명한 것처럼, 대류상자의 덮개 부재(120)의 양 측면에는 각각 연기 발생 부재를 투입할 수 있는 투입 홀(121)이 형성될 수 있다.In addition, it is preferable that the smoke generating members are respectively put into both spaces of the convection box divided by the partition 200 in a state in which the partition 200 is installed in the cover member 120 of the convection box. To this end, as described above, on both sides of the cover member 120 of the convection box, an input hole 121 through which a smoke generating member can be introduced may be formed.

한편, 대류상자에는 그 내부의 대류 흐름의 뚜렷한 관찰을 위한 조명 기구(500)가 설치되는 것이 바람직하다. 조명 기구(500)는 대류 흐름에 대한 열 영향을 최소화할 수 있도록, 대류상자 외측에 배치될 수 있고, 열 발생이 상대적으로 적은 LED 조명등으로 구성될 수 있다.On the other hand, the convection box is preferably provided with a lighting device 500 for clear observation of the convection flow therein. The lighting fixture 500 may be disposed outside the convection box so as to minimize the heat effect on the convection flow, and may be composed of LED lights having relatively little heat generation.

조명 기구(500)는 배터리나 상용전원에 의해 전원을 공급받아 동작할 수 있다. 다만, 휴대용 기기의 충전을 위한 보조 배터리에 연결되도록 구성되는 경우, 운반이나 사용 등에 있어 사용자 편의성을 제공할 수 있고, 장소의 제한을 받지 않으므로, 전원 콘센트가 마련되지 않은 곳에서도 실험을 행할 수 있는 장점이 있다.The lighting fixture 500 may be operated by receiving power from a battery or a commercial power source. However, when it is configured to be connected to an auxiliary battery for charging a portable device, it can provide user convenience in transportation or use, and since it is not limited by a place, it can perform experiments even where a power outlet is not provided. There are advantages.

또한, 칸막이(200)에 의해 구분된 대류상자의 두 내부 공간에는 내부의 온도를 측정하기 위한 온도계(600)가 설치될 수 있다. 온도계(600)는 디지털 온도계일 수 있다. 온도계(600)를 대류상자 내부에 배치하여 사용하면, 실험 중에 두 내부 공간의 온도를 확인할 수 있고, 그에 의해 현재 관찰되는 대류 흐름에 대한 온도 조건을 실시간 확인할 수 있는 장점이 있다.In addition, a thermometer 600 for measuring the temperature inside may be installed in two inner spaces of the convection box separated by the partition 200. The thermometer 600 may be a digital thermometer. When the thermometer 600 is disposed and used inside the convection box, it is possible to check the temperature of the two interior spaces during the experiment, thereby having the advantage of real-time checking the temperature conditions for the current convection flow.

한편, 온도계(600)는 덮개 부재(120)의 내벽에 착탈식으로 배치될 수 있으며, 그 경우 실험 전에는 실험용 재료의 온도를 재는데 이용하고, 실험 중에는 실험용 재료 위 내부 공간의 온도를 측정하는데 이용할 수 있다.On the other hand, the thermometer 600 may be detachably disposed on the inner wall of the cover member 120, in which case it can be used to measure the temperature of the experimental material before the experiment, and can be used to measure the temperature of the interior space above the experimental material during the experiment. .

한편, 대류 실험용 과학 기자재(100)는 덮개 부재(120)에 반복적으로 탈부착가능한 이미지 카드(700)를 더 포함할 수 있다. 이미지 카드(700)는 실험자, 실험 중 대류 흐름 등에 대한 이미지, 안내 문구 등을 표현하기 위한 것으로, 실험자들이 볼 수 있도록 덮개 부재(120)의 외표면 상에 붙여질 수 있다. 그리고, 이미지 카드(700)는 실험이 끝난 후 떼어서 보관될 수 있다. 이러한 이미지 카드(700)를 이용하면, 대류 흐름 실험에서 대류 흐름에 대한 실험자의 직관 유추에 많은 도움을 줄 수 있다.Meanwhile, the scientific equipment 100 for convection experiments may further include an image card 700 that is repeatedly detachable to the cover member 120. The image card 700 is for expressing an image of an experimenter, a convection flow, and the like during an experiment, and may be affixed on the outer surface of the cover member 120 for the experimenter to see. In addition, the image card 700 may be removed and stored after the experiment is over. By using such an image card 700, in the convective flow experiment, it can help a lot in experimenter's intuition about the convective flow.

이미지 카드(700)는 대류 흐름이 나타나는 곳에 붙일 수 있도록 화살표 모양이 표시된 제1 이미지 카드(710), 공기의 양이 상대적으로 많은 곳에 붙일 수 있는 '공기'가 표시된 제2 이미지 카드(720), 고기압과 저기압인 부분을 구분해서 붙일 수 있는 '고기압' 및 '저기압'이 표시된 제3 이미지 카드(730), 대류에 의해 상승한 더운 공기가 위치한 부분에 붙일 수 있는 수증기 모양이 표시된 제4 이미지 카드(740), 관찰자인 남학생 또는 여학생 모습이 표시된 제5 이미지 카드(750) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다(도 4 참조).The image card 700 is a first image card 710 with an arrow shape so that it can be pasted where convection flows appear, and a second image card 720 with'air', which can be attached to a relatively large amount of air, A third image card 730 displaying'high pressure' and'low pressure' that can be attached to portions of high pressure and low pressure separately, and a fourth image card showing a shape of water vapor that can be attached to a portion where hot air raised by convection is located ( 740), may include at least one of the fifth image card 750 displaying the male or female student as an observer (see FIG. 4).

전술한 대류 실험용 과학 기자재(100)를 이용한 대류 흐름 관찰을 위한 실험에서는 먼저 칸막이에 의해 구분되는 대류상자의 두 내부 영역에 향을 투입하여 두 내부 영역에 독립적으로 연기를 발생시키고, 일정 시간 후에 칸막이를 제거하여 실험을 시작할 수 있다. 칸막이가 제거되면, 두 내부 영역의 대기의 온도 차이에 의해 두 공기층이 형성되면서 두 내부 영역 간에 대류 흐름이 형성되게 된다.In the experiment for observing convective flow using the scientific equipment 100 for convection experiments described above, first, incense is introduced into two inner regions of the convection box separated by the partitions to independently generate smoke in the two inner regions, and after a certain time Can be removed to start the experiment. When the partition is removed, a convection flow is formed between the two inner regions while the two air layers are formed due to the difference in the temperature of the atmosphere in the two inner regions.

모래와 물을 이용한 실험 결과를 예시하면 아래의 표 1과 같다.Table 1 below shows an example of an experiment using sand and water.

Figure 112018032855882-pat00001
Figure 112018032855882-pat00001

이와 같이, 본 실시예에서는 대류 흐름을 관찰하기 위한 유용한 대류 실험용 과학 기자재를 제공할 수 있다.As described above, in this embodiment, it is possible to provide useful scientific equipment for convection experiments for observing convection flow.

이하에서는 앞서 설명한 본 발명에 따른 대류 실험용 과학 기자재에 적용된 주요한 기술적 특징들을 도출하게 된 과정을 상세히 설명한다.Hereinafter, the process of deriving the main technical features applied to the scientific equipment for convection experiment according to the present invention described above will be described in detail.

도 6은 본 실시예의 대류 실험용 과학 기자재에서 대류상자의 폭을 결정하기 위한 실험 결과를 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 본 실시예의 대류 실험용 과학 기자재에서 대류상자의 내부 공간의 분할을 결정하기 위한 실험 결과를 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 본 실시예의 대류 실험용 과학 기자재에서 물질의 온도를 결정하기 위한 실험 결과를 설명하기 위한 도면이고, 도 9는 본 실시예의 대류 실험용 과학 기자재에서 대류상자의 형태를 결정하기 위한 실험 결과를 설명하기 위한 도면이고, 도 10은 본 실시예의 대류 실험용 과학 기자재에서 대류상자의 형태를 결정하기 위한 실험 결과를 설명하기 위한 도면이고, 도 11은 본 실시예의 대류 실험용 과학 기자재에서 연기 투입 부재의 투입 위치를 결정하기 위한 실험 결과를 설명하기 위한 도면이다.6 is a view for explaining the experimental results for determining the width of the convection box in the scientific equipment for convection experiment of this embodiment, Figure 7 is for determining the division of the inner space of the convection box in the scientific equipment for convection experiment of the present embodiment 8 is a view for explaining the experimental results, FIG. 8 is a view for explaining the experimental results for determining the temperature of the material in the convection experiment scientific equipment of this embodiment, and FIG. 9 is a convection box in the convection experiment scientific equipment of this embodiment FIG. 10 is a diagram for explaining experimental results for determining a shape, and FIG. 10 is a diagram for explaining experimental results for determining the shape of a convection box in the scientific equipment for convection experiment of this embodiment, and FIG. 11 is for convection experiment of this embodiment It is a diagram for explaining the experimental results for determining the input position of the smoke input member in the scientific equipment.

<대류상자의 폭><Width of convection box>

대류상자의 폭을 결정하기 위한 통제변인과, 조건변인 및 실험방법은 아래의 표 2에 나타낸 바와 같다.Control variables, condition variables and experimental methods for determining the width of the convection box are shown in Table 2 below.

통제변인Control variables 5mm 아크릴로 제작된 가로 50㎝/ 높이 40㎝ 상자, LED 조명등,
5℃와 45℃의 물, 향
50cm/40cm height box made of 5mm acrylic, LED lighting,
5℃ and 45℃ water and fragrance
조건변인Conditional variable 대류상자의 폭을 5㎝, 10㎝, 20㎝로 하여 실험한다.
(내부 그릇 부재도 폭에 따라 5mm아크릴로 높이 5㎝의 그릇을 2개씩 제작함)
Experiment with the width of the convection box being 5 cm, 10 cm, or 20 cm.
(The inner bowl member is also made of 2 bowls of 5 cm high with 5 mm acrylic depending on the width)
실험방법Experiment method 1. 5℃와 45℃의 물을 각 그릇에 담는다.(디지털 온도계로 측정)
2. 대류상자를 그릇 위에 덮는다.
3. 투입 홀을 통해 20~30초간 향 연기를 넣는다.
4. 향을 제거한 뒤 대류 흐름이 보이는 순간부터 초시계로 시간을 측정한다.
1. Put 5℃ and 45℃ water in each bowl (measured by digital thermometer).
2. Put the convection box on the bowl.
3. Put incense smoke for 20~30 seconds through the input hole.
4. After removing the fragrance, measure the time with a stopwatch from the moment the convection flow is visible.

표 2에 나타낸 바와 같은 실험을 통해 아래와 같은 결과를 도출할 수 있었다.Through the experiment as shown in Table 2, the following results could be derived.

도 6에 나타낸 바와 같이, 대류상자의 폭이 5㎝인 경우, 향 연기 투입 후 약 30초 뒤부터 연기의 이동방향이 보인다. 2차원에 가까워 대류 순환의 방향을 파악하기 쉬운 반면, 물의 양이 적어 데워지는 공기의 양이 적다. 그래서 관찰시간이 다른 폭에 비해 짧다.As shown in Fig. 6, when the width of the convection box is 5 cm, the direction of movement of the smoke is visible from about 30 seconds after the incense smoke is added. It is easy to grasp the direction of convection circulation because it is close to 2D, but the amount of water is small and the amount of air to be heated is small. Therefore, the observation time is short compared to other widths.

대류상자의 폭이 10㎝인 경우, 데워지는 공기의 양이 충분해서 왼편 끝까지 연기가 이동하며, 온도가 높은 쪽에서 상승하는 연기의 흐름이 잘 보인다. 대류 순환의 흐름이 폭 5㎝와 유사하게 잘 보인다.When the width of the convection box is 10cm, the amount of air to be warmed is sufficient, so that the smoke moves to the left end, and the flow of smoke rising from the high temperature side is clearly seen. The flow of convection circulation is similar to that of 5 cm wide.

대류상자의 폭이 20㎝인 경우, 폭이 넓고 내부 공간이 커서 대규모의 대류 흐름을 관찰할 수 있었고 관찰시간도 가장 길었다. 그러나 연기가 서로 부딪히며 와류가 많이 발생하였고 온도가 높은 쪽에 김이 많이 서렸다. 아크릴 그릇에 많은 양의 물이 필요해서 준비과정이 비교적 번거롭고 실험 장치를 이동시키거나 보관하기가 힘들었다.When the width of the convection box was 20 cm, the convection flow was large and the internal space was large, so large-scale convection flow could be observed and the observation time was the longest. However, smoke collided with each other, and a lot of vortices occurred, and a lot of steam stood on the high temperature side. Since the acrylic bowl required a large amount of water, the preparation process was relatively cumbersome, and it was difficult to move or store the experimental equipment.

위와 같은 실험 결과를 고려할 때, 폭 5㎝는 대류 순환의 방향을 파악하는 데 용이하지만 관찰시간이 짧은 단점이 있고, 폭 20㎝는 와류가 많이 생기며 준비가 번거로운 단점이 있다. 따라서 폭 10㎝인 적용하는 경우, 관찰시간과 와류 발생 측면에서 가장 적합한 효과를 얻을 수 있게 된다.When considering the above experimental results, the width of 5 cm is easy to grasp the direction of convection circulation, but has a shortcoming of short observation time, and the width of 20 cm has a lot of vortices and has troublesome preparation. Therefore, when applied with a width of 10 cm, it is possible to obtain the most suitable effect in terms of observation time and vortex generation.

<대류상자 내부 공간의 분할><Dividing the space inside the convection box>

대류상자 내부 공간의 분할을 결정하기 위한 통제 변인과, 조건 변인 및 실험 방법은 아래의 표 3에 나타낸 바와 같다.Control variables, condition variables, and experimental methods for determining the division of the space inside the convection box are shown in Table 3 below.

통제변인Control variables 5mm 아크릴로 제작된 가로 50㎝/ 높이 40㎝/ 폭 10㎝ 상자,
높이 5㎝의 내부 그릇, LED조명등, 5℃와 45℃의 물, 향 2개
50cm width/40cm height/10cm width box made of 5mm acrylic,
5cm high inner bowl, LED lighting, 5℃ and 45℃ water, 2 incense
조건변인Conditional variable 칸막이 유, 무에 따라 실험한다.
(뒤로 뺄 수 있는 칸막이를 제작함. 칸막이에 따라 내부 공간이 분할됨.)
Experiment according to the presence or absence of partitions.
(Made a partition that can be pulled back. The interior space is divided according to the partition.)
실험 방법Experiment method 1. 5℃와 45℃의 물을 각 그릇에 담는다. (디지털 온도계로 측정)
2. 대류상자를 그릇 위에 덮는다.
3. 투입 홀을 통해 20~30초간 향 연기를 넣는다. (칸막이가 있으므로 두 실험 모두 향을 양쪽 구멍에서 동시에 투입)
4. 향을 제거한 뒤 칸막이가 있는 경우와 없는 경우의 대류 흐름을 관찰한다.
5. 대류 흐름이 보이는 순간부터 초시계로 시간을 측정한다.
1. Put 5℃ and 45℃ water in each bowl. (Measured with a digital thermometer)
2. Put the convection box on the bowl.
3. Put incense smoke for 20~30 seconds through the input hole. (Since there is a partition, both experiments simultaneously incense incense from both holes)
4. After removing the fragrance, observe the convection flow with and without partitions.
5. Measure the time with a stopwatch from the moment the convection flow is visible.

표 3에 나타낸 바와 같은 실험을 통해 아래와 같은 결과를 도출할 수 있었다.Through the experiment as shown in Table 3, the following results could be derived.

도 7에 나타낸 바와 같이, 칸막이가 있는 경우, 실험장면에서 보듯, 온도가 높은 쪽과 낮은 쪽이 구분되어 연기의 흐름에 차이가 있다. 온도가 낮은 쪽은 향 연기가 천천히 떨어지며, 온도가 높은 쪽은 향 연기 투입과 동시에 매우 활발한 움직임으로 연기가 퍼진다. 칸막이가 있어서 양 쪽에서 서로 다른 온도의 공기로 충분히 데워질 시간이 확보된다. 그래서 칸막이 제거와 동시에 온도가 다른 두 공기 덩어리가 층을 이루며 대류 흐름을 형성한다. 또, 칸막이를 제거하며 생긴 초기 회전력이 지속되어 1시간 이상 관찰이 가능하다.As shown in FIG. 7, when there is a partition, as shown in the experimental scene, there is a difference in the flow of smoke because the high side and the low side are divided. The incense smoke slowly falls on the lower temperature side, and the smoke spreads in a very vigorous movement at the same time as the higher temperature side. The partitions allow enough time to warm up with air at different temperatures on both sides. So, at the same time as the partition is removed, two air masses with different temperatures are layered to form a convection flow. In addition, the initial rotational force generated by removing the partition is maintained, and can be observed for over 1 hour.

칸막이가 없는 경우, 공간이 막혀있지 않으므로 향 연기가 투입과 동시에 옆, 아래, 위로 흩어져서 연기가 흐리게 보인다. 바로 연기의 이동을 관찰할 수 있지만 대류 흐름보다는 향 연기 자체의 열로 연기의 이동방향이 결정된다.If there is no partition, the space is not blocked, so the incense smoke is scattered sideways, below, and upward at the same time as the smoke appears. You can observe the movement of the smoke immediately, but the direction of movement of the smoke is determined by the heat of the incense smoke itself rather than the convection flow.

위와 같은 실험 결과를 고려할 때, 칸막이가 있는 경우 온도에 따른 기체 운동량을 비교하는 관찰이 가능하다. 또한, 칸막이 제거와 동시에 데워진 공기가 가벼워져서 위로 올라가고, 온도가 낮아진 공기가 아래로 가는 현상을 관찰할 수 있었고, 대류 흐름을 매우 뚜렷하게 관찰할 수 있었다. 따라서 칸막이가 있는 경우 더욱 효과적인 실험을 할 수 있게 된다.Considering the above experimental results, it is possible to observe comparing the gas momentum according to the temperature when there is a partition. In addition, it was possible to observe the phenomenon that the air heated up at the same time as the partition was removed and lightened up, and the temperature of the air lowered down, and the convective flow could be observed very clearly. Therefore, if there is a partition, more effective experiments are possible.

<물질의 온도><temperature of substance>

물질의 온도를 결정하기 위한 통제변인과, 조건변인 및 실험 방법은 아래의 표 4에 나타낸 바와 같다.Control variables, condition variables and experimental methods for determining the temperature of a substance are shown in Table 4 below.

통제변인Control variables 5mm 아크릴로 제작된 가로 50㎝/ 높이 40㎝/ 폭 10㎝ 상자와 내부 그릇,
LED조명등, 향
50cm width/40cm height/10cm width box and inner bowl made of 5mm acrylic,
LED lighting, incense
조건변인Conditional variable 물의 온도를 20℃, 30℃, 40℃ 차이로 하여 실험한다.Experiment with water temperature of 20℃, 30℃, and 40℃. 실험 방법Experiment method 1. 10℃와 30℃/ 10℃와 40℃/ 10℃와 50℃의 물을 각 그릇에 담는다.
2. 대류상자를 그릇 위에 덮는다.
3. 투입 홀을 통해 20~30초간 향 연기를 넣는다.
4. 향을 제거한 뒤 대류 흐름이 보이는 순간부터 초시계로 시간을 측정한다.
1. Put 10℃ and 30℃/10℃ and 40℃/10℃ and 50℃ water in each bowl.
2. Put the convection box on the bowl.
3. Put incense smoke for 20~30 seconds through the input hole.
4. After removing the fragrance, measure the time with a stopwatch from the moment the convection flow is visible.

표 4에 나타낸 바와 같은 실험을 통해 아래와 같은 결과를 도출할 수 있었다.Through the experiment as shown in Table 4, the following results could be derived.

도 8에 나타낸 바와 같이, 두 실험용 재료의 온도가 20℃ 차이인 경우, 따뜻한 물이 미지근하여 실험 과정에 전혀 위험요소가 없다. 향 연기로 대류 흐름을 볼 수 있으나 희미한 편이다. 온도 차이가 적어서 기압차가 작고 관찰시간이 적다.As shown in Figure 8, when the temperature of the two experimental materials is 20 ℃ difference, warm water is lukewarm, there is no risk factor in the experiment process at all. You can see the convection flow with incense smoke, but it is faint. Due to the small temperature difference, the air pressure difference is small and the observation time is small.

30℃ 차이인 경우, 20℃ 차이일 때보다 대류 흐름이 선명하게 보이며, 상승하는 공기의 양이 많아 대류 순환이 오래 지속된다. In the case of a difference of 30°C, the convection flow is more clearly seen than in the case of a difference of 20°C, and the amount of rising air is large, and convection circulation lasts longer.

40℃이상 차이인 경우, 30℃ 차이와 대류 흐름이 선명한 정도가 비슷하다. 온도차이가 커서 대류 흐름 속도가 빠르고 관찰되는 연기, 김서림의 양이 많다.In the case of a difference of 40°C or more, the difference in 30°C and the degree of clear convection flow are similar. Due to the large temperature difference, the speed of convection flow is fast and the amount of smoke and fog is observed.

위와 같은 실험 결과를 고려할 때, 40℃이상 차이가 있는 경우, 관찰시간이 길고 대류 흐름이 가장 잘 보였으나, 30℃ 차이인 경우와 큰 차이는 없었다. 실험 목적을 두 경우 모두 달성할 수 있다면, 과학실 안전 측면을 고려할 때, 온도가 낮은 쪽이 적합하다. 따라서 물질의 온도 차이는 30℃ 차이인 경우가 가장 적합하게 된다.Considering the above experimental results, when there is a difference of 40°C or more, the observation time is long and the convection flow is most visible, but there is no significant difference from the case of a difference of 30°C. If the purpose of the experiment can be achieved in both cases, the lower temperature is suitable when considering the safety aspects of the laboratory. Therefore, the case where the temperature difference of the material is 30°C is most suitable.

<대류상자의 형태><Type of convection box>

대류상자의 형태를 결정하기 위한 통제변인과, 조건변인 및 실험 방법은 아래의 표 5에 나타낸 바와 같다.Control variables, condition variables and experimental methods for determining the shape of the convection box are shown in Table 5 below.

통제변인Control variables 5mm 아크릴로 제작한 폭 10㎝의 내부 그릇, LED조명등, 향Inside bowl made of 5mm acrylic, 10cm wide, LED lighting lamp, incense 조건변인Conditional variable 대류상자의 형태를 직육면체 형, 곡선형, 모서리 보완형으로 실험한다.The shape of the convection box is experimented with a cuboid shape, a curved shape, and a corner complement. 실험 방법Experiment method 1. 10℃와 40℃의 물을 각 그릇에 담는다.
2. 각 형태가 다른 대류상자를 그릇 위에 덮는다.
3. 투입 홀을 통해 20~30초간 향 연기를 넣는다.
4. 향을 제거한 뒤 대류 흐름을 관찰한다.
1. Put 10℃ and 40℃ water in each bowl.
2. Put a convection box of different shape on the bowl.
3. Put incense smoke for 20~30 seconds through the input hole.
4. Remove the fragrance and observe the convection flow.

표 5에 나타낸 바와 같은 실험을 통해 아래와 같은 결과를 도출할 수 있었다.Through the experiment as shown in Table 5, the following results could be derived.

도 9에 나타낸 바와 같이, 직육면체 형태인 경우, 양끝 모서리 부분에 향 연기가 부딪혀 튕겨 나와 와류가 생긴다. 보관과 제작이 편리한 편이다. As shown in Fig. 9, in the case of a rectangular parallelepiped shape, incense smoke hits the corners of both ends and bounces out, creating a vortex. Storage and production are convenient.

곡선형인 경우, 향 연기가 부딪히는 부분이 없어 대류 순환구조가 거의 타원형으로 관찰되며 흐름이 매끄럽고 속도가 빠르다. 그러나 학교에서 사용을 가정한다면 보관이 어렵고 쉽게 파손될 위험이 있다. In the case of the curved type, there is no part where the incense smoke hits, and the convection circulation structure is almost elliptical, and the flow is smooth and the speed is high. However, if it is assumed to be used in schools, storage is difficult and there is a risk of easy damage.

모서리 보완 형태인 경우, 직육면체 형에 모서리 부분만 보완한 것으로 직육면체 형과 곡선형의 장점을 모두 갖추었다. 대류 흐름을 방해하는 요소가 없어 순환 구조가 잘 보인다. In the case of the edge complementary form, the cuboid type is complemented only by the corner part, and it has the advantages of both the cuboid type and the curved type. There is no element that interferes with the convection flow, so the circulation structure is clearly visible.

위와 같은 실험 결과를 고려할 때, 모서리 보완 형이 직육면체 형과 곡선형의 단점을 모두 보완할 수 있으므로 가장 적합한 것으로 된다.Considering the above experimental results, the edge complement type is the most suitable because it can compensate for both the shortcomings of the cuboid type and the curved type.

<조명 기구><Lighting fixture>

조명 기구의 형태를 결정하기 위한 통제변인과, 조건변인 및 실험 방법은 아래의 표 6에 나타낸 바와 같다.Control variables, condition variables, and experimental methods for determining the type of lighting fixture are shown in Table 6 below.

통제변인Control variables 5mm 아크릴로 제작된 가로 50㎝/ 높이 40㎝/ 폭 10㎝ 상자와 내부 그릇,
50cm width/40cm height/10cm width box and inner bowl made of 5mm acrylic,
incense
조건변인Conditional variable 백열전등과 LED 등으로 실험을 진행한다.Experiment with incandescent and LED lights. 실험 방법Experiment method 1. 10℃와 40℃의 물을 각 그릇에 담는다.
2. 대류상자를 그릇 위에 덮는다.
3. 백열전등 실험에서는 백열전등을 양 옆, 위에 설치한다.
/ LED 실험에서는 막대형 LED 등을 위에 설치한다.
4. 투입 홀을 통해 20~30초간 향 연기를 넣는다.
5. 향을 제거한 뒤 대류 흐름을 관찰한다.
1. Put 10℃ and 40℃ water in each bowl.
2. Put the convection box on the bowl.
3. In an incandescent lamp experiment, incandescent lamps are installed on both sides and above.
/ In the LED experiment, a bar type LED light is installed on top.
4. Put incense smoke for 20~30 seconds through the input hole.
5. Remove the fragrance and observe the convection flow.

표 6에 나타낸 바와 같은 실험을 통해 아래와 같은 결과를 도출할 수 있었다.Through the experiment as shown in Table 6, the following results could be derived.

도 10에 나타낸 바와 같이, 백열전등인 경우, 그릇 안의 물질을 데우는 용도로 함께 사용가능하다. 그러나 광원 자체의 열로 인해 대류 상자 내부 공기가 데워진다. 실험에서 백열전등 부근의 공기가 데워져서 대류의 순환흐름이 생기지 못하고 흐름이 뒤섞이는 현상이 나타났다. As shown in Figure 10, in the case of an incandescent lamp, it can be used together for the purpose of warming the material in the bowl. However, the heat inside the light source itself warms the air inside the convection box. In the experiment, the air in the vicinity of the incandescent lamp was heated, so that the circulation flow of convection did not occur and the flow was mixed.

LED 등의 경우, LED는 발열이 거의 없기 때문에 광원에 의한 방해요소가 제거되었다. 싼 가격에 쉽게 구할 수 있으며 고르게 비추어 향 연기의 흐름을 선명하게 관찰할 수 있었다. In the case of LEDs, since the LEDs generate little heat, the disturbances caused by the light source are removed. It was easily available at a low price, and evenly, the flow of incense smoke could be clearly observed.

위와 같은 실험 결과를 고려할 때, 백열전등 자체 열로 인해 실험에 방해요소가 되고, 해륙풍 실험에서 물과 모래를 데우는 용도로는 그 열이 약하기 때문에 대류 실험에서 적절하지 않게 된다. 따라서 대류상자의 내부를 밝게 비춰 명확하게 관찰할 수 있도록 하는 용도이므로 LED 등이 적합하게 된다.Considering the above experimental results, the incandescent lamp itself is an obstacle to the experiment due to its own heat, and it is not suitable for convection experiments because the heat is weak for the purpose of heating water and sand in the landing wind experiment. Therefore, the LED light is suitable because it is used to brightly illuminate the inside of the convection box to observe clearly.

<향 투입 위치><Position input location>

향 투입 위치를 결정하기 위한 통제변인과, 조건변인 및 실험 방법은 아래의 표 7에 나타낸 바와 같다.Control variables, condition variables, and experimental methods for determining the fragrance input location are shown in Table 7 below.

통제변인Control variables 5mm 아크릴로 제작된 가로 50㎝/ 높이 40㎝/ 폭 10㎝ 상자와 내부 그릇, 향Made of 5mm acrylic, width 50cm/ height 40cm/ width 10cm box, inner bowl, fragrance 조건변인Conditional variable 향을 내부에 설치, 한 쪽에 투입, 양쪽에 투입으로 나누어 실험한다.Install the incense inside, put it on one side, and put it on both sides to experiment. 실험 방법Experiment method 1. 10℃와 40℃의 물을 각 그릇에 담는다.
2. 대류상자를 그릇 위에 덮는다.
3. 향을 내부에 설치, 한 쪽에 투입, 양쪽에 투입으로 위치를 나누어 실험한다.
4. 투입 홀을 통해 20~30초간 향 연기를 넣는다.
5. 향을 제거한 뒤 대류 흐름을 관찰한다.
1. Put 10℃ and 40℃ water in each bowl.
2. Put the convection box on the bowl.
3. Install the incense inside, put it on one side, and experiment by dividing the position into two sides.
4. Put incense smoke for 20~30 seconds through the input hole.
5. Remove the fragrance and observe the convection flow.

표 7에 나타낸 바와 같은 실험을 통해 아래와 같은 결과를 도출할 수 있었다.Through the experiment as shown in Table 7, the following results could be derived.

도 11에 나타낸 바와 같이, 내부 공급인 경우, 향이 가운데에 있어서 연기 방향이 잘 보인다. 연기 공급이 활발하나 내부에 연기가 가득 찬 뒤 제거하기 어렵다. 향 자체의 열기로 연기가 수직상승하면서 대류 순환 흐름을 가로지르는 방해요소가 된다. 나중에 연기가 자욱해져 관찰이 어렵다.As shown in Fig. 11, in the case of an internal supply, the direction of the smoke is well seen because the fragrance is in the middle. Smoke supply is active, but it is difficult to remove it after the inside is full of smoke. Smoke rises vertically due to the heat of the incense itself and becomes an obstacle to cross the convective circulation. Later, the smoke became thick and difficult to observe.

한쪽 투입인 경우, 향 연기가 따뜻한 물 부근에서 올라온 상승 기류와 함께 대류 순환 흐름을 타고 연기가 빠르게 확산된다. 그러나 실험을 반복할수록 연기가 흩어지고 잘 안 보이는 경우가 다수 생긴다.In one case, the incense smoke spreads rapidly in a convective circulating flow with an ascending air stream rising from the vicinity of warm water. However, the more the experiment is repeated, the more smoke is scattered and invisible.

양쪽 투입인 경우, 칸막이가 없는 경우에는 한쪽 투입과 유사한 현상이 관찰된다. 그러나 칸막이가 있는 상태에서는 양쪽에 동시에 연기를 투입한 것이 온도 차이에 따른 기체의 움직임을 관찰하는 데에 용이하다. In the case of both inputs, when there is no partition, a phenomenon similar to that of one input is observed. However, in the presence of a partition, it is easy to observe the movement of the gas according to the temperature difference by putting smoke on both sides at the same time.

위와 같은 실험 결과를 고려할 때, 내부 공급의 경우, 중간에 향을 빼내야 하는 어려움이 있고, 향 연기를 외부에서 공급하는 방법으로는 한쪽, 양쪽 투입 모두 실험에 적절했다. 그러나 대류상자 내부 공간의 분할 실험에서 칸막이 설치가 적합하다고 결과가 나왔으므로 향 연기의 양쪽 투입이 적절하다는 결론을 얻을 수 있게 된다.Considering the above experimental results, in the case of internal supply, there is a difficulty in extracting incense in the middle, and as a method of supplying incense smoke from the outside, both inputs were appropriate for the experiment. However, in the division experiment of the space inside the convection box, it was concluded that the installation of partitions was suitable, and it was concluded that both inputs of incense smoke were appropriate.

도 12a 내지 도 12f는 도 2c의 대류 실험용 과학 기자재의 대류 실험을 위한 준비 과정에서 실제 대류 실험 과정을 설명하기 위한 도면들이다.12A to 12F are diagrams for explaining an actual convection experiment process in a preparation process for convection experiment of the scientific equipment for convection experiment of FIG. 2C.

본 실시예에 따른 대류 실험용 과학 기자재를 사용하는 대류 실험에서는, 먼저 도 12a에 도시한 바와 같이, 두 보관부(112, 113)에 각각 수납된 모래(301)와 물(302)의 온도 차이를 30℃로 설정한다. 설정 온도는 온도계(600)에 의해 확인할 수 있다.In the convection experiment using the scientific equipment for convection experiment according to this embodiment, first, as shown in Figure 12a, the temperature difference between the sand 301 and water 302 stored in the two storage units 112 and 113, respectively. Set to 30°C. The set temperature can be confirmed by the thermometer 600.

다음, 도 12b에 도시한 바와 같이, 그릇 부재(110) 상에 덮개 부재(120)를 덮어 대류상자를 준비한다.Next, as shown in FIG. 12B, a convection box is prepared by covering the lid member 120 on the vessel member 110.

다음, 도 12c에 도시한 바와 같이, 덮개 부재(120)의 양 측면 투입홀을 통해 향(300)을 투입하고, 향(300)의 연기가 칸막이(200)에 의해 분할된 덮개 부재(120) 내부의 두 공간부에 일정량 생성되도록 한다.Next, as shown in FIG. 12C, the incense 300 is introduced through both side input holes of the cover member 120, and the smoke of the incense 300 is divided by the partition 200, the cover member 120 Allow a certain amount to be generated in the two interior spaces.

다음, 도 12d에 도시한 바와 같이, 덮개 부재(120)의 두 내부 공간부에서 내부 온도의 차이에 의해 확산되는 연기의 상태가 다른 것을 확인할 수 있다. 이런 상태에서, 도 12e에 도시한 바와 같이, 칸막이(200)를 후방으로 움직여서 덮개 부재(120)의 두 내부 공간부 사이의 격벽 기능의 칸막이(200)를 제거함으로써 덮개 부재(120)의 두 내부 공간부를 하나의 공간부로 형성한다. 여기서, 상대적으로 온도가 높은 물의 상부 영역과 상대적으로 온도가 낮은 모래의 상부 영역에서 대류의 흐름이 발생하고, 대류의 흐름은 연기의 이동에 의해 가시화될 수 있다(도 12e 및 도 12f 참조).Next, as illustrated in FIG. 12D, it can be seen that the states of smoke diffused by the difference in the internal temperature in the two inner space portions of the cover member 120 are different. In this state, as shown in Figure 12e, by moving the partition 200 to the rear to remove the partition 200 of the partition function between the two inner spaces of the cover member 120, the two interior of the cover member 120 The space is formed as one space. Here, convective flow occurs in the upper region of the relatively high temperature water and in the upper region of the relatively low temperature sand, and the flow of convection can be visualized by the movement of smoke (see FIGS. 12E and 12F ).

다음, 도 12g에 도시한 바와 같이, 실험자는 화살표 스티커 형태의 제1 이미지 카드(710)를 사용하여 대류 흐름을 표시하고, 학생들이나 다른 사람에게 말하거나 서로 건의 토의를 통해 대류 실험 과정과 결과를 설명할 수 있다.Next, as shown in FIG. 12G, the experimenter displays the convection flow using the first image card 710 in the form of an arrow sticker, talks to students or others, or discusses the convection experiment process and results through discussions with each other. I can explain.

전술한 실시예에 따른 대류 실험용 과학 기자재에 의하면, 대류상자의 폭을 개선함으로써 대류의 순환구조가 선명하게 관찰될 수 있고, 대류상자의 내부 공간을 구분하는 칸막이를 후방으로 인출될 수 있게 설치함으로써 칸막이 존재시 모래 위 공기와 물 위 공기의 온도 차이가 뚜렷하게 비교될 수 있게 되고, 칸막이 분리시 대류 흐름이 빠르게 형성되면서 오랫동안 지속할 수 있다.According to the scientific equipment for convection experiment according to the above-described embodiment, by improving the width of the convection box, the circulation structure of the convection can be clearly observed, and by installing the partition that divides the interior space of the convection box so that it can be withdrawn backward. When the partition is present, the temperature difference between air on sand and air on water can be clearly compared, and when the partition is separated, convection flow is rapidly formed and can last for a long time.

또한, 위의 구성에 더하여 모래와 물의 온도 차이를 30℃로 설정함으로써 대류 흐름을 약 180분 정도의 긴 시간 동안 관찰될 수 있고, 대류상자 내측의 상단 모서리 부분이 곡선 형태가 되도록 함으로써 대류상자 내측의 상단 모서리에서 생기는 와류를 제거하여 대류 흐름이 순환하는 형태로 관찰될 수 있다.In addition, by setting the temperature difference between sand and water to 30°C in addition to the above configuration, the convection flow can be observed for a long time of about 180 minutes, and the inside of the convection box is made by making the upper edge portion inside the convection box curved. It can be observed that the convection flow is circulated by removing the vortex generated at the upper edge of the.

또한, 대류상자의 정면에서 보이는 배경 바탕에 짙은 색상(예컨대, 검정)의 부재(예컨대, 아크릴)을 배치함으로써 선명하게 대류 현상을 관찰할 수 있고, LED 조명등을 설치함으로써 조명 기구로 인한 자체 열 발생을 최소화하여 대류 흐름에 주는 영향을 최소화하여 대류 흐름이 뚜렷하게 관찰될 수 있게 되다.In addition, it is possible to observe the convection phenomenon clearly by arranging a dark color (eg, black) member (eg, acrylic) on the background visible from the front of the convection box. By minimizing the effect on the convection flow, the convection flow can be clearly observed.

또한, 그릇 부재들 사이 및 그릇 부재와 덮개 부재와의 사이에 실질적으로 빈틈을 제거하여 와류를 제거함으로써 정확한 대류 흐름을 유지할 수 있도록 하며, 덮개 부재의 중간 부분에 부착되는 디지털 온도계를 사용하여 육지 또는 바다 영역들의 표면 위 공기 온도를 측정할 수 있다.In addition, it is possible to maintain an accurate convection flow by removing vortices by substantially removing gaps between the bowl members and between the bowl members and the lid member, and using a digital thermometer attached to the middle portion of the lid member to land or It is possible to measure the air temperature on the surface of the sea areas.

또한, 칸막이가 설치된 상태에서 칸막이에 의해 분리된 각각의 공간에 향을 투입함으로써 온도에 따른 공기의 움직임을 효과적으로 관찰하여 학생들이 공기의 움직임을 예상하고 추리할 수 있도록 하며, 직접 대류 흐름을 관찰하면서 대류상자 상에 이미지 카드를 부착하고 이를 통해 학생들에게 해륙풍의 원리를 시각적으로 보여줄 수 있다.In addition, by inserting incense into each space separated by the partition while the partition is installed, the movement of the air according to the temperature can be effectively observed, allowing students to predict and reason about the movement of the air. By attaching an image card on the convection box, students can visually show the principles of the landing wind.

이상, 본 발명의 특정 실시예에 관하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음이 이해될 필요가 있다.As described above, although specific embodiments of the present invention have been shown and described, those skilled in the art of the present invention will not depart from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. It needs to be understood that various modifications and changes can be made.

100 : 대류 실험용 과학 기자재
110 : 그릇 부재
120 : 덮개 부재
200 : 칸막이
301, 302 : 실험용 물질
500 : 조명 기구
600 : 디지털 온도계
700 : 이미지 카드
100: scientific equipment for convection experiments
110: bowl member
120: cover member
200: partition
301, 302: experimental substance
500: lighting fixture
600: digital thermometer
700: image card

Claims (5)

서로 다른 온도의 실험용 물질을 각각 수용하기 위한 두 개의 보관부(112,113)가 마련된 그릇 부재(110);
상기 그릇 부재(110)를 상방으로부터 덮을 수 있도록 하부측에 개구부가 형성되고 그 내부에 내부 공간부가 마련되며 직방체 형상 또는 사각 박스 형태를 구비하며 적어도 전면이 투명한 재질로 형성되는 덮개 부재(120);
상기 덮개 부재(120)의 내부 공간부를 두 영역으로 구분하도록 설치되고 상기 덮개 부재(120)의 후방으로 이동하여 상기 두 영역을 하나의 영역으로 형성하도록 설치되는 칸막이(200); 및
상기 덮개 부재(120)를 정면에서 볼 때, 상기 덮개 부재(120)의 왼쪽 측면과 오른쪽 측면에 각각 배치되며 상기 덮개 부재를 두께 방향으로 관통하는 두 개의 투입 홀(121)을 포함하고,
상기 덮개 부재(120)의 내측 상단 양측 모서리 부분은 상기 모서리 부분에 설치되는 코너 메움 부재(122)에 의해 곡면 형태를 형성하며,
상기 덮개 부재(120)는 상기 그릇 부재(110)의 바닥면 외측에 돌출되는 바닥판(111) 상에 결합하고 상기 그릇 부재(110)와의 결합 상태에서 밀폐된 직사각형 상자 형상을 구비하며,
상기 칸막이(200)는 판 형태의 몸체(210)와, 상기 몸체(210)의 전방측 단면에 결합하고 상기 몸체(210)가 상기 후방으로 이동한 상태에서 상기 몸체(210)가 통과하는 후방 개구부(180)를 상기 덮개 부재(120)의 내부 측에서 막는 전면수직커버(220)와, 상기 몸체(210)의 후방측 단면에 결합하고 상기 몸체(210)가 전방으로 이동하여 상기 덮개 부재(120)의 전면에 접하는 상태에서 상기 덮개 부재의 후면 외측에서 상기 후방 개구부(180)를 막는 외부노출손잡이(230)를 구비하며,
상기 덮개 부재(100)의 폭은 5㎝보다 크고 20㎝보다 작고, 상기 덮개 부재의 가로, 높이 및 폭의 길이 비율은 기재된 순서대로 5:4:1이며,
상기 덮개 부재(120) 상에 설치되며 상기 칸막이(200)에 의해 구분되는 상기 덮개 부재 내의 두 영역에서 상기 실험용 물질상의 대기 온도를 각각 측정하는 한 쌍의 온도계(600)를 더 포함하며,
상기 덮개 부재(120)의 정면 상에 탈부착가능한 이미지 카드(700)를 더 포함하고, 상기 이미지 카드는 대류 흐름이 나타나는 곳에 붙일 수 있도록 화살표 모양이 표시된 제1 이미지 카드, 고기압과 저기압인 부분을 구분해서 붙일 수 있는 '고기압' 및 '저기압'이 표시된 제3 이미지 카드, 대류에 의해 상승한 더운 공기가 위치한 부분에 붙일 수 있는 수증기 모양이 표시된 제4 이미지 카드 및 밤이나 낮에 대한 제6 이미지 카드를 포함하는, 대류 실험용 과학 기자재.
A vessel member 110 provided with two storage parts 112 and 113 for accommodating experimental materials at different temperatures, respectively;
An opening is formed on the lower side so as to cover the bowl member 110 from above, an inner space is provided therein, and has a cuboid shape or a rectangular box shape, and at least the front cover member 120 is formed of a transparent material;
A partition 200 installed to divide the internal space portion of the cover member 120 into two regions and moving to the rear of the cover member 120 to form the two regions into one region; And
When the cover member 120 is viewed from the front, it includes two input holes 121 disposed on the left side and right side of the cover member 120 and penetrating the cover member in a thickness direction,
Both corner portions of the upper inner side of the cover member 120 form a curved surface by a corner filling member 122 installed in the corner portion,
The cover member 120 is coupled to the bottom plate 111 protruding outside the bottom surface of the bowl member 110 and has a rectangular box shape sealed in a state of engagement with the bowl member 110,
The partition 200 is a plate-shaped body 210 and a rear opening through which the body 210 passes in a state in which the body 210 is moved to the rear and coupled to the front side end face of the body 210. The front vertical cover 220 which blocks 180 from the inner side of the cover member 120 and the rear side end face of the body 210 and the body 210 moves forward to move the cover member 120 ) In the state in contact with the front surface of the cover member is provided with an external exposure handle 230 that blocks the rear opening 180 from the outside.
The width of the cover member 100 is greater than 5 cm and less than 20 cm, and the length ratio of the width, height and width of the cover member is 5:4:1 in the order described,
It is installed on the cover member 120 and further includes a pair of thermometers 600 that respectively measure the air temperature on the test material in the two regions within the cover member separated by the partition 200,
Further comprising a detachable image card 700 on the front surface of the cover member 120, the image card is a first image card marked with an arrow so that it can be pasted where convection flow appears, distinguishing between high and low pressure parts 3rd image card with'high pressure'and'lowpressure' that can be pasted together, 4th image card with water vapor shape that can be attached to the part where hot air raised by convection is located, and 6th image card for night or day Containing, scientific equipment for convection experiments.
삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 덮개 부재(120)의 내부에 빛을 비추는 조명 기구(500)를 더 포함하며, 상기 조명 기구(500)는 상기 덮개 부재(120)의 상부 외측에 배치되는 대류 실험용 과학 기자재.
The method according to claim 1,
The cover member 120 further includes a lighting device 500 that illuminates the inside of the cover member 120, and the lighting device 500 is a scientific equipment for convection experiment that is disposed outside the upper portion of the cover member 120.
삭제delete
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