2. 개념 확장하기 _ 에너지/시간을 절약하며 라면 끓이기

 

 

    다음의 질문과 답을 통해 앞 절에서 알게 된 기본 개념을 확장해봅시다.

 

     (1) 자동차의 엔진을 식히는데 물이 사용됩니다. 물이 엔진을 식히는데 적절한 것은 물의 어떤 성질 때문인가요?

     

    비열
    물은 비열이 아주 크다. 따라서 물은 열을 많이 흡수해도 온도가 조금 오른다. 따라서 물은 다른 물체의 온도를 내리는 데 효과적이다.

 

     (2) 낮에 해안가에서 각각 해풍이 부나요, 육풍이 부나요? 밤에는 어떤가요? 그 이유는 무엇인가요?

     

    낮에는 해풍, 밤에는 육풍
    공기는 태양에 의해 직접 데워지지 않고, 접하고 있는 물이나 토양으로부터 열을 얻는다. 물의 비열이 토양의 비열보다 높으므로 낮에는 토양의 온도가 더 높다. 따라서 그 위의 공기가 물 위의 공기보다 더 빨리 데워지고, 토양 위의 기온이 물 위의 기온보다 높다. 데워져 온도가 높은 공기 덩어리는 주위의 공기보다 밀도가 작아 위로 올라간다. 그러면 빈 공간을 채우기 위해 바다 쪽의 찬 공기가 이동한다. 공기가 이동하는 것이 바로 바람이며, 바다 쪽에서 불어오므로 '해풍'이라고 한다.
    밤에는 물이 토양에 비해 천천히 식는다. 따라서 바다 위의 공기가 육지 위의 공기보다 온도가 높다, 그 결과 낮과는 반대로 바람이 육지에서 바다 쪽으로 분다(육풍).

    더 자세한 아래 링크를 참조.

    해변에서 부는 바람, 어디서 어디로?

 

     (3) 이중창은 유리판 2개로 이루어져 있으며, 2개의 유리판 사이에 공기 또는 다른 기체가 있습니다. 열과 온도를 생각할 때 우리 집의 창문이 이중창이라면 어떤 점이 좋을까요? 그와 같은 원리를 사용하는 다른 예를 3가지 들어보세요.

     

    실내의 공기와 실외의 공기는 항상 열을 주고받는다. 여름에는 냉방된 실내에 비해 실외의 온도가 높으므로 실외에서 실내로 열이 이동한다. 반면, 겨울에는 온방된 실내의 온도가 실외에 비해 높으므로 실내에서 실외로 열이 이동한다. 이중창의 유리와 유리 사이에 있는 기체는 열전도율이 아주 작아 열을 아주 천천히 전달한다. 따라서 이중창은 단열 효과가 크다.

    같은 원리로 열의 전달을 작게 하는 것으로는 스티로폼 그릇, 모직옷, 등이 있다. 이들은 모두 공기를 포함하여 열의 전달을 천천히 일어나도록 한다. 보온병은 그릇을 이중으로 만들고 그 사이에 진공을 두어 열의 이동을 막는다.

    각각의 원리는 다음의 링크 참조.

    포장빙수는 스티로폼 컵에

    모직으로 된 옷이 따듯한 이유

    보온병

 

     (4) 추운 겨울날 나무를 잡을 때와 철봉을 잡을 때는 느낌이 다릅니다. 왜 그런가요?

     

    겨울에 철봉과 나무는 우리 손보다 온도가 낮다. 따라서 두 물체에 손이 닿으면 열이 철봉 또는 나무의 닿은 부분으로 이동하고, 그곳의 온도는 높아진다. 열전도율이 낮은 나무의 경우 아직 온도가 올라가지 않은 부분으로 열이 천천히 퍼져나가므로 손고 닿은 부분의 온도가 천천히 내려간다. 따라서 손으로부터 열이 천천히 빠져나간다.

    반면, 열전도율이 높은 철의 경우 아직 온도가 올라가지 않은 부분으로 열이 빠르게 퍼져나가므로 손과 닿은 부분의 온도가 빠르게 원래의 온도로 내려간다. 따라서 손으로부터 열이 삐르게 빠져나간다. 그 결과 우리는 철봉이 더차갑다고 느낀다.

 

 

    만약 기본 개념을 적용해보고 싶다면, 아래 링크를 참조하세요.

 

 

 

 

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