벽 열의 이동방법 - byeog yeol-ui idongbangbeob

불에 달구어진 프라이팬 위의 소시지는 어떻게 익을까? 물이 끓을 때 물속의 열은 어떻게 이동할까?

또 난로와 가까운 곳이 멀리 있는 곳보다 따뜻하게 느껴지는 이유는 무엇일까? 열의 이동 방법에는 전도, 대류,복사가 있다.

1. 전도

고체로 된 물체를 가열하면 가열된 부분의 분자가 열을 받아 활발하게 운동하면서 이웃한 입자들 사이의 충돌에 의해 주변에 있는 분자로 진동을 전달한다. 그러면 이웃한 분자의 운동이 활발해지면서 주위로 열이 전달되는데, 이처럼 고체에서 물체를 이루는 분자의 운동이 이웃한 분자로 전달되어 열이 이동하는 방법을 전도라고 한다.

1) 전도의 특징
① 열을 받은 분자들이 활발하게 움직이면서 이웃한 분자에 충돌하여 열을 전달한다.
② 고체에서는 주로 전도에 의해 열이 이동한다.
③ 열이 전도되는 정도는 물질의 종류에 따라 다르다.

촛농으로 나무 막대를 세워 붙인 후 가열하는 경우

가열되는 부분과 가까이 있는 쪽부터 촛농이 녹아 나무 막대가 떨어진다.

2) 전도에 의한 현상
• 뜨거운 국에 숟가락을 넣으면 손잡이가 뜨거워진다.

• 프라이팬이나 냄비는 금속으로 만들고, 손잡이나 주방 장갑은 플라스틱이나 면으로 만든다.

• 겨울철 공원에서 나무 의자보다 금속 의자에 앉을 때 더 차갑게 느낀다.

3) 열의 전도 정도
물질의 종류에 따라 열이 전도되는 정도가 다르다.
① 열이 잘 전도되는 물질 (도체): 금속
→ 이용 예: 냄비 바닥, 밥솥 바닥 등

② 열이 잘 전도되지 않는 물질 (부도체): 플라스틱, 나무, 천 등
→ 이용 예: 냄비 손잡이, 냄비 받침, 튀김 젓가락, 오븐 장갑 등

여러 가지 물질에서의 열의 전도: 열이 전도되는 정도는 물질에 따라 다르다.

2. 대류

물을 가열하면 따뜻해진 물은 위로 올라가고, 위에 있던 찬물은 아래로 내려오면서 물 전체의 온도가 고르게 높아진다.

이렇게 열을 받은 액체나 기체 상태의 분자가 직접 이동하면서 열이 전달되는 방법을 대류라고 한다.

대류: 액체나 기체 물질에서 열이 이동하는 방법

1) 대류의 특징
① 물질을 이루는 분자가 직접 이동하여 열을 전달한다.
② 주로 액체나 기체와 같이 흐르는 성질이 있는 물질에서 일어난다.
③ 가열 위치에 따라 물 분자의 이동 방향이 달라진다.

가열 위치에 따른 물 분자의 이동 방향

열을 얻은 물은 가벼워지므로 위로 이동하고, 온도가 상대적으로 낮아 무거운 물은 아래로 이동한다.

2) 대류에 의한 현상
① 물을 데울 때 냄비의 바닥 부분만 가열해도 물 전체가 골고루 뜨거워진다.
② 방의 한쪽에 난로를 켜두면 방 전체가 따뜻해진다.
③ 에어컨은 위쪽에, 난로는 아래쪽에 설치한다.

대류에 의한 현상

차가운 공기는 아래로 내려오고, 따뜻한 공기는 위로 올라가므로 에어컨은 위쪽에, 난로는 아래쪽에 설치한다.

3. 복사

햇볕 아래 있거나 난로 가까이 있으면 따뜻함을 느끼는데, 이는 태양과 난로로부터 열이 직접 전달되기 때문이다.

이처럼 열이 물질의 도움 없이 열이 직접 전달되는 방법을 복사라고 한다.

복사의 예: 난로 가까이 있을 때 열기를 느끼는 것은 열이 다른 물질을 거치지 않고 직접 전달되기 때문이다.

1) 복사의 특징
① 열이 물질을 통하지 않고 빛과 같은 형태로 직접 이동한다.

태양 복사 : 지구는 태양으로부터 복사의 형태로 열을 받는다.

② 물질을 거치지 않으므로 전도나 대류보다 열이 훨씬 빠르게 이동한다.

2) 복사에 의한 현상
① 그늘보다 햇볕 아래가 더 따뜻하다.
② 난로에 가까이 있으면 따뜻함을 느낀다.

③ 복사에 의해 태양의 열이 지구로 전달된다.
④ 토스터나 오븐은 복사에 의해 열을 전달하여 음식을 조리한다.
⑤ 모든 물체는 복사열을 내보내므로 적외선 카메라로 촬영하면 물체의 온도 분포를 알 수 있다.

⑥ 사람이나 동물도 복사의 형태로 열을 내보낸다. 그래서 사람이 많은 곳에 가면 훈훈함을 느낀다.

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