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▶ 고체에서의 열의 이동 - 전도 |
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열의 이동이란 물질 덩어리의 한 점에서 다른 점으로 열이 이동하는 것을 뜻합니다. 열이 이동하였다는 것은 여러 부분의 온도 변화로 알 수 있습니다. 뜨거운 물에 담가둔 수저의 다른 쪽 끝이 뜨거워지는 것도, 수저의 한 지점으로 들어온 열이 다른 지점으로 이동하였기 때문입니다. 쇠막대의 여러 지점에 촛농으로 이쑤시개를 붙인 뒤 어떤 일이 일어나는지 관찰합시다.
쇠막대의 어떤 지점에 열이 도달하면, 그 열을 전달받은 촛농이 녹아 이쑤시개가 떨어집니다. 따라서 위의 동영상은 쇠막대의 한쪽 끝에 들어온 열이 쇠막대를 타고 점점 멀리 이동하는 것을 알려줍니다. 그렇다면 열은 고체를 통해 어떻게 이동하는 걸까요? 쇠막대와 같은 고체 안에는 원자나 분자와 같은 작은 입자들이 정해진 위치에서 질서있게 놓여 있습니다. 그리고 이 입자들은 다른 위치로 이동할 수 없습니다. 따라서 입자들이 열을 가지고 다른 곳으로 가는 것은 아닙니다. 고체에서는 작은 입자에 열이 도달하면 그 뎔을 바로 옆의 입자들에 전달합니다. 이 열을 전달받은 입자는 또 그 옆의 입자들에게 전달합니다.
여러 개의 물건을 멀리 나를 때 물건이 있는 곳으로부터 나를 곳까지 여러 사람이 한 줄로 서서 물건을 전달하는 상황을 상상해 보세요. 사람들은 이동하지 않았지만 물건은 이동하지요?
그런데 열이 전달되는 속도는 물체를 이루는 물질의 종류에 따라 모두 다릅니다. 나무 플라스틱, 철, 유리로 된 물체의 같은 높이에 단추를 버터를 사용하여 붙이고, 따듯한 물에 넣은 후 버터가 녹기까지 걸린 시간을 관찰하는 실험을 아래 동영상에서 관찰하세요.
단추는 철, 유리, 플라스틱, 나무의 순서로 떨어집니다. 아래에 가해진 열이 그 순서대로 전달되었다는 것을 뜻합니다. 즉, 철을 통해서는 열이 아주 빠르게 이동하고, 나무를 통해서는 열이 천천히 전달됩니다. 냄비와 같은 가열 용기를 보세요. 음식을 담는 부분은 금속으로 되어있고, 손잡이는 플라스틱으로 되어 있습니다. 음식을 데우기 위해서는 열이 빠르게 전달되어야 하므로, 음식을 담는 부분은 금속으로 만듭니다. 반면, 냄비가 아주 뜨겁더라도 손잡이는 덜 뜨거워 손을 보호할 수 있어야 하기 때문에, 손잡이 부분은 열이 천천히 전달되는 플라스틱으로 만듭니다.
또, 식탁에 뜨거운 냄비를 놓을 때에는 바닥에 나무 또는 헝겊으로 된 깔개를 깝니다. 그것은 나무나 헝컾이 열을 천천히 전달하므로, 식탁을 보호할 수 있기 때문입니다.
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