열전도에 대해서

열전도에 대해서

열이 물질에 의해 운반되는 현상을 말합니다.

원자·분자의 격자진동 전파 및 자유전자의 이동에 의해 열이 운반됩니다.

열이 잘 전달되는지는 물질에 따라 다르며 열전도율이라는 수치로 구별됩니다.

수치가 클수록, 열은 전해지기 쉬워집니다.

이를 열전도도(열전도)라고 하기도 합니다.

열전도율의 차이를 이용한 예로는 조리용 냄비를 들 수 있습니다.

용기 부분에는 열을 전달하기 쉬운 금속이, 손잡이 부분에는 열을 전달하기 어려운 나무가 사용되었습니다.

금속은 열을 전달하기 쉽다

금속은 열전도율이 크고 열의 양도체로 잘 알려져 있습니다.

참고로 '전도율이 높은 물질'을 도체, '전도율이 낮은 물질'을 부도체라고 합니다.

열전도는 은,구리,알미늄,금.텅스텐,니켈 순으로 전달됨니다.

고체는 열을 전달하기 쉽다

열전도율은 물질의 상태에 따라 다르며 기체<액체<고체 순으로 커집니다.

물질 상태에 따른 열전도율의 차이는 일상 생활에서도 알수 있습니다.

예를 들어 액체인 '물'과 기체인 '공기'를 비교해 보세요.

90℃의 물(물)에 닿으면 물이 튀어 버리죠.

그러나, 90℃의 사우나(공기) 안에 들어가도 별 문제 없습니다.

이것은, 몸에 접촉하는 분자의 수가 액체인 물(물)이, 기체인 공기보다 많은 것에 의해서 생기는 현상입니다.

그러나 분말은 위험함니다.

고체라도 분말일 경우 틈이 생기기 때문에 겉보기 열전도율이 줄어듭니다.

그 결과 화재의 위험이 커집니다.(분진폭발의 위험도 있습니다.)

분말은 열이 쌓이기 쉽기 때문에 그렇습니다.

예를 들어, 덩어리일 경우 문제가 없는 금속도 분말이 되면 연소하기 쉬워지기 때문에 위험물로 지정되어 있는 것이 있습니다.

철분이나 알루미늄 가루, 아연가루가 그것이지요.

열전도율이 높은 물질은 가연물이라도 화재의 위험이 낮아지게 됩니다.

열이 잘 빠져나가고 열이 축적되기 어렵기 때문에 물질의 온도가 상승하기 어려워지기 때문입니다.

반대로 열전도율이 낮은 물질은 열이 잘 빠져나가지 않아 인화점이나 발화점에 도달하기 쉬워 화재의 위험이 높아집니다.

대류란?

열이, 온도차에 의해서 생긴 유체(액체나 기체)의 이동에 의해서, 옮겨지는 현상을 말합니다.

액체나 기체는 온도가 상승하면 팽창하여 밀도가 작아지고 가벼워지기 때문에 상승합니다.

거기에는, 주위의 저온 밀도가 크고 무거운 부분이 흘러 들어감으로써 순환이 발생합니다.

목욕물을 데웠을 때 섞지 않고 두면 처음에는 위가 따뜻하고 아래가 찬 채로 있다가 점차 균일하게 따뜻해지는 현상도 대류에 의한 것입니다.

또한 에어컨은 온풍 또는 냉풍을 만들어내 방 안에서 강제로 대류시켜 온도를 조절하고 있습니다.

여담이지만, 우주와 같은 무중력 상태에서는 유체의 움직임이 없어지기 때문에 대류는 일어나지 않습니다.

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열전도와 대류의 차이

열전도와 대류는 모두 물질이 열 운반책으로 작용하는데 열전도가 물질의 이동을 동반하지 않는데 반해 대류는 물질(유체)의 이동을 동반한다는 차이가 있습니다.

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열방사(방사, 열복사, 복사)

열방사

열방사란 열이 방사선(전자파)에 의해 운반되는 현상을 말합니다.

열복사라고도 합니다.

햇빛이나 난로, 모닥불 등에 닿으면 따뜻하게 느끼는 것은 열방사에 의한 것입니다.

진공중에서도 열을 전한다

방사선에 의해 열이 운반되기 때문에 물질이 없는 진공 중에도 열은 전달됩니다.

물질을 통한 열 이동이 아님을 주의하세요.