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뜨거운 물과 찬물이 만나면?|
준비물 |
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실험과 관찰 |
1. 큰 비이커에 뜨거운 물을 붓고 온도를 측정한다. 2. 작은 비이커에 차가운 물을 붓고 온도를 측정한다. 3. 뜨거운 물이 들어있는 큰 비이커 속에 차가운 물이 들어있는 작은 비이커를 넣는다. 4. 온도 변화를 관찰한다. |
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왜 그럴까요? |
온도와 열은 아주 밀접한 관계가 있습니다. 열은 온도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하는 에너지의 한 형태입니다. 그리고 어떤 물질에 열이 들어가면 그 물질의 온도가 올라갑니다(녹는점과 끓는점 이외의 온도 범위에서). 반대로, 어떤 물질로부터 열이 빠져나가면 그 물질의 온도는 내려갑니다. 열은 원인이고, 온도는 그것 때문에 나타나는 현상이라고 볼 수 있습니다.
'온도가 높다'라는 의미는 그보다 온도가 낮은 물질에게 열을 줄 수 있다는 뜻입니다. 그리고 온도가 아주 높다면, 더 많은 열을 줄 수 있다는 것을 의미합니다.
뜨거운 물과 차가운 물을 섞어주면 높은 온도의 물은 낮은 온도의 물과 섞인 후 온도가 떨어지고, 낮은 온도의 물은 높은 온도의 물과 섞인 후 온도가 올라가서 온도가 같아집니다. 그러니까 뜨거운 물로부터 열이 찬 물로 이동한 것입니다. 두 물의 농도가 같아지면, 열의 이동은 멈춥니다. 왜냐하면 열은 온도 차이가 있을 때에만 이동하니까요.
위의 경우와 같이 온도가 다른 물을 같은 양을 섞을 때에는 섞인 후의 물의 온도는 섞기 전의 두 물의 온도의 중간이 됩니다. 만약, 섞어주는 물의 양이 서로 다르면? 물론 더 많이 섞는 물의 온도에 더 가까워집니다.
예를 들어, 80℃의 물 200g과 40℃의 물 100 g을 섞으면 같은 양을 섞었을 때의 온도인 60℃보다 더 올라가 60℃보다는 높고 80℃보다는 낮은 온도가 됩니다. 반면, 80℃의 물 100과g과 40℃의 물 200g을 섞으면 같은 양을 섞었을 때의 온도인 60℃보다 낮아져 60℃보다 낮고 40℃보다 높은 온도가 됩니다.
이 실험에서는 두 가지 물을 직접 섞지 않고 열을 주고받도록 하였습니다. 유리를 통해 열이 전달되기 때문에 둘을 섞었을 때와 마찬가지로 서로 온도가 같아질 때까지 열이 이동합니다.
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