4-1 |
열 |
ㅇ 열 ; 모든 물질은 끊임없이 움직이는 원자와 분자로 구성되어 있다.
이 때, 수많은 분자와 원자들의 운동에너지가 바로 열이다.
운동이 빠르고 강하면 열이 많으므로 뜨겁게 ,
운동이 약하고 느리면 열이 적으므로 차갑게 느껴진다.
ㅇ 열의 단위 ; J (주울) , cal (칼로리)
1 cal = 4.2 J
ㅇ 열에 대해 몇 가지 개념
-. 열은 원자나 분자의 운동에너지이다.
-. 항상 고온에서 저온으로 열이 흐른다.
-. 물질은 열을 갖고 있는 것이 아니라 운동에너지를 가지고 있는 것이다.
-. 열은 흐르고 이동할 때만 나타나며 이동이 끝나면 내부에너지가 변한다.
-. 내부에너지란 물질이 내부에 가지고 있는 모든 에너지를 말한다.
-. 열을 받거나 잃으면 내부에너지가 변한다.
-. 열을 흡수하여 분자의 운동에너지 변화없이 물질의 상태가 변할 때도 있다.
---> 얼음이 녹아 물이 될 때 나타나는 현상
ㅇ 온도 ; 차고 뜨거운 정도를 숫자로 나타낸 것이다.
ㅇ 온도의 단위
-. 섭씨온도계 ( ℃ ; 스위스 천문학자 Andres Celcius의 약자)
; 물이 1기압에서 어는 점과 끓는 점 사이를 100등분한 온도
0 ℃ ; 1기압에서 물이 어는 순간의 온도
100 ℃ ; 1기압에서 물이 끓는 순간의 온도
-. 화씨온도계 (℉ ; 독일의 물리학자 Gabriel Daniel Fahrenheit의 약자)
; 물이 1기압에서 어는 점과 끓는 점 사이를 180등분한 온도
32℉ ; 1기압에서 물이 어는 순간의 온도
212℉ ; 1기압에서 물이 끓는 순간의 온도
-. 절대온도계 ( K ; 스코틀란드의 물리학자 Lord Kelvin의 약자)
; 물이 1기압에서 어는 점을 273도 과 끓는 점을 373도로 하여 사이를 100등분한 온도
절대온도 = 섭씨온도 + 273
ㅇ 열의 이동 ; 열은 고온에서 저온으로 전달된다.
-. 전도 ; 고체에서 열이 전달되는 방법
물질 속의 분자나 전자들의 충돌이 계속 이어져 분자들의 운동이 빨라져
열이 전달되는 현상이다. 분자들이 약하게 결합된 외각전자를 많이
가진 금속들이 열을 잘 전달한다.
-. 대류 ; 액체 기체서 열이 전달되는 방법
액체나 기체 자체에 열이 숨어 그대로 전달된다.
뜨거운 기체나 액체는 위로 차가운 것은 아래로 운동한다.
-. 복사 ; 사방으로 여러 종류의 파장을 가진 복사 에너지를 그냥 전달하는 방법
모든 물체는 여러 종류의 복사에너지를 사방으로 방출하고 있다.
ㅇ 열평형 ; 고온에서 저온으로 열이 이동하여 양쪽의 온도가 같아져
더 이상 온도가 변하지 않는 상태
[문제1] 보온병 속의 유리병 안쪽은 은으로 도금이 되어 있다.
그 까닭은 무엇인가 ?
[풀이] 은 도금 벽이 뜨거운 물에서 온 열을 물 속으로 다시 반사시켜 버리기 때문에
은 도금 벽이 복사의 형태로 열이 빠져나가는 것을 막아준다.
[문제2] 보온병을 보면 안쪽 유리병과 바같 쪽 유리병 사이가 진공으로 되어있다.
이 까닭은 무엇인가 ?
[풀이] 진공 상태에서는 전도와 대류 현상이 일어나지 못하므로 전도와 대류로
열이 손실되는 것을 막아주기 위해서다. 그리고 보온병이 유리로
만들어져 있는 것도 유리가 열을 잘 전달하지 못하므로 열 전도로 인한
열의 손실을 막기 위해서다.