퀴리엔진 실험

 

집에서 쉽게 구할 수 있는 재료들을 이용해서 퀴리엔진을 만들어 보았다.
퀴리엔진은 자성체가 자성을 잃어버리는 온도(강자성체가 상자성체로 되는 온도)인 퀴리온도를 이용해서 열에 의해 스스로 움직이도록 만든 장치이다. 퀴리온도는 퀴리부인의 남편인 피에르 퀴리가 발견하였다.

집에 있던 CD와 네오디뮴자석, 아크릴판, 빨대 등을 이용해서 퀴리엔진을 만들었다.

위의 사진에 있는 퀴리엔진의 원리는 구리선 끝에 매달려 있는 니크롬선 도막이 네오디뮴 자석에 의해서 불꽃 가운데에 위치하게 되고, 이 니크롬선이 가열되면서 퀴리온도에 도달하게 되면 자성을 잃어서 중력에 의해 아래로 내려가게 된다.
이후 식어서 다시 자성을 띠게 되면 네오디뮴 자석에 의해서 다시 불꽃 가운데로 가게 되고, 온도가 올라가서 자성을 잃고 내려오고 하는 것을 반복하게 된다.
처음에는 촛불로 시도하였는데 화력이 약해서인지 잘 되지 않았다. 그래서 소독용 에탄올을 이용한 알콜램프를 급조해서 해 보니 잘 된다.

http://youtu.be/W-VOxqfkArU

불을 붙일 때 라이터 등이 네오디뮴 자석에 붙지 않도록 주의한다. 네오디뮴 자석에 라이터가 붙게 되면 알콜램프가 흐트러져서 화재가 날 위험이 있다.

동영상에서는 배관용 캡에 휴지를 꼬아서 심지를 만들고 소독용 에탄올을 넣는 방식으로 알콜램프를 만들어서 실험을 하였다.
아래의 캔은 열이 CD로 전달되지 않도록 하는 역할을 한다. 실험을 해 볼 사람은 소주병 뚜껑 등을 이용해서 만들면 될 것 같다.
퀴리온도에 대한 개념을 알려주고자 할 때 보여주면 좋은 실험이다.

니켈의 퀴리온도가 350℃ 이므로 350℃ 이상으로 가열할 수 있는 열원이면 어떤 것이든 사용할 수 있다. 

희토류 원소중의 하나인 가돌리늄(gadolinium; Gd)은 퀴리온도가 19℃ 정도여서 19℃ 이하에서는 자석에 잘 붙지만, 그 이상 온도가 올라가면 자석에 붙지 않는다.