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포장빙수는 스티로폼 컵에...|
준비물 |
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실험과 관찰 |
1. 스티로폼컵과 유리병의 뚜껑에 구멍을 뚫어 온도계를 꼽는다.(유리병의 뚜껑 대신 말루미늄 호일을 두툼하게 접은 후, 가운데 구멍을 뚫어 사용할 수 있다.) 2. 같은 온도의 물을 같은 양만큼 붓는다. 3. 온도를 측정한다. 4. 일정한 시간 간격으로 온도를 측정한다. |
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왜 그럴까요? |
열은 온도가 높은 곳에서 온도가 낮은 곳으로 이동하는 에너지의 한 형태입니다. '물이 식었다' 라고 하는 것은 뜨거운 물로부터 온도가 낮은 주위로 열이 빠져나갔기 때문입니다.
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그런데 우리는 열이 이동하지 못하도록 해야할 경우가 많이 있지요. 맛있는 팥빙수를 녹지 않게 집에까지 갖고 가고 싶을 때, 따뜻한 물을 식지 않도록 할 때, 그리고 여름에 집을 시원하게 유지하고 싶을 때, 겨울에 집을 따듯하게 유지하고 싶을 때, 등등. 열을 이동하지 못하도록 하려면 어떻게 해야 할까요?
단열재를 사용하면 되지요. 단열재라는 것은 전도, 대류, 복사에 의한 열이 이동하는 것을 크게 줄일 수 있는 물질을 말합니다. 열의 흐름을 완전하게 막을 수는 없지만 단열재를 사용하면, 그 안의 물질이 뜨거운 것은 뜨거운 대로 차가운 것은 차가운 대로 오랫동안 유지 할 수가 있습니다.
어떤 물질이 열이 이동하는 것을 잘 막을까요? 그런 물질 중 하나는 바로 공기입니다. 공기는 여러 물체 안에 갇혀 있습니다.
특히, 스티로폼은 90%가 공기로 이루어져 있지요. 그래서 열의 이동을 아주 잘 막아 줍니다. 그러니까 스티로폼 컵 속에 들어있는 뜨거운 물은 차가운 곳에 두어도 온도 변화가 적겠지요. 또 맛있는 빙수를 스티로폼 컵에 담으면 집에 가져가도 시원하게 먹을 수 있어요.
보온병도 열의 이동을 막아 처음의 온도를 유지하기 위해 씁니다. 보온병은 열이 이동하는 것을 막기 위해 공기조차도 빼낸 것이다고 보면 됩니다. 보온병의 안쪽은 은도금한 유리로 이루어져 있고, 그것과 바깥 용기 사이에 진공이 있습니다. 진공은 아무 것도 없는 것입니다. 이 진공은 전도에 의해 유리 용기 안에 담긴 음식으로부터 열이 빠져나가거나, 외부로부터 열이 들어가는 것을 막아줍니다.
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은도금은 왜 힜을까요? |
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표면에 은도금을 하면 거울과 같아집니다. 거울의 특징은? |
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표면에서 빛을 반사시켜요. |
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맞습니다. 열이 이동하는 또한가지 방식은 '복사'라는 것입니다. 그것은 온도가 높은 물체가 낮은 물체에게 전자기파라고 하는 것으로 열을 전달하는 것입니다. 전자기파 중 우리가 가장 익숙한 것은 가시광선입니다. 이 복사는 물질이 없는 진공을 통해서도 이동합니다. 태양 빛이 진공의 우주를 지나 우리에게 오는 것처럼.
따라서 진공으로도 막을 수 없는 복사에 의한 열의 이동을 막기 위해 은도금을 합니다. 그러면 보온병 안의 물질로부터의 전자기파가 거울면에서 반사되어 다시 돌아오므로 바깥으로 빠져나가지 못합니다. 외부로부터 오는 전자기 파도 마찬가지.
열이 이동하는 3가지 방식에 대해 더 자세히 알고 싶다면 아랴를 참조하세요.
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