상상해봅시다. 세상 어느 구석에 구슬 마을이 있습니다. 이 마을에서는 요즈음 버터를 사용해 머리를 다듬는 것이 유행입니다. 유리, 철, 대리석 구슬은 오늘도 머리를 다듬고 놀기 위해 만났습니다. 그런데 날씨가 너무 추웠습니다. 이때 대리석 구슬이 제안했습니다. "우리집에 전기장판이 따듯해. 거기로 가서 놀자." 셋은 장판 위에 앉아 장판을 켜고 나란히 앉았습니다.

잠시 후 가장 먼저 얼굴로 버터가 흘러 내린 구슬은 어느 것일까요?

철 구슬

왜 그럴까요? 조금 더 자세히 알아봅시다.

(1) 라면을 끓일 때 열의 이동

라면을 조리하는 것은 건조된 면애 물과 열을 가해 면을 부드럽게 만드는 것입니다. 라면을 끌일 때 열은 어떤 단계를 거쳐 라면까지 도달할까요?

먼저 연료기 연소되면서 열이 발생합니다. 이 열은 냄비에 전달된 후 냄비로부터 몰로 다시 전달됩니다. 그리고 라면은 물로부터 열을 얻습니다. 열은 온도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동합니다. 따라서 냄비와 믈의 온도가 빨리 오를수록 라면은 빨리 조리됩니다.

어떤 냄비를 사용하던 상관없이 물은 공통적인 것이므로, 냄비에 촛점을 맞추어 살펴봅시다, 냄비의 물과 접하고 있는 부분의 온도를 빨리 올리는 문제에는 두 가지 요인을 생각해보아야 합니다. '냄비의 온도를 올리는데 얼마나 많은 열을 필요로 하는가'와 '열이 가해진 부분으로부터 냄비 전체로 얼마나 빠르게 열이 이동하는가'입니다.

(2) 비열

냄비의 온도가 올라가는 속도에 큰 영향을 주는 성질 중 하나는 비열입니다. 비열은 어떤 물질 덩어리 1g을 1^oC 올리는 데에 필요한 열의 양을 말합니다.비열이 클수록 그 물질의 온도를 올리는 데에 많은 열이 필요하다는 뜻입니다. 다음 표에 몇 가지 물질의 비열이 있습니다.

 



 

물질	상태	비열(J/g.oC)
물	기체	2.08
	액체	4.18
	고체	2.11
에탄올	액체	2.44
철	고체	0.45
구리	고체	0.39
금	고체	0.13
아스팔트	고체	0.92
유리	고체	0.84
화강암	고체	0.79
모래;	고체	0.7

 

질량이 같은 유리, 철, 화강암으로 된 세 가지 냄비를 같은 세기의 불꽃으로 가열할 때 불꽃과 접한 부분이 가장 먼저 달구어지는(온도가 높아지는) 것은 어느 것일까요? 위의 표로부터 알 수 있듯이 철의 비열이 가장 작으므로, 철 냄비의 온도가 가장 먼저 올라갈 것이라고 예상할 수 있습니다.

비열 - 물질 1g을 1oC 올리는 데에 필요한 열의 양

비열에 대해 더 자세히 알고 싶다면 아래 링크를 참조하세요.

비열

(3) 열전도율

열은 온도가 높은 물체에서 낮은 물체로 이동합니다. 한 물체에서도 온도가 높은 부분에서 낮은 부분으로 이동합니다. 온도 차가 같을 때 같은 시간동안 같은 면적과 같은 길이를 가진 여러 물질이 열을 전달하는 정도는 서로 다릅니다.

이렇게 물질이 열을 전달하는 정도를 열전도율이라고 하는데, 몇 가지 물질의 열전도율을 상대적으로 나타내면 다음의 표과 같습니다.

 

재료	열전도율(상대적)
나무	0.04
공기	0.02
물	0.6
유리	0.8
화강암	대략 3
철	80
강철	50
알루미늄	205
구리	385

(*표 출처: Thermal Conductivity)

위의 표에서 알 수 있듯이 유리, 화강암, 철을 비교하면 강찰의 열전도율이 다른 것에 비해 훨씬 큽니다.

열전도율 - 물질이 열을 전달하는 정도

열의 이동 방식 중 한 가지인 전도에 대해 더 자세히 알고 싶다면 아래의 핑크를 참조하세요.

고체에서의 열의 이동 - 전도