잠열, 비열 및 열용량에 관한 기사
찬물과 얼음이 섞인 용기에 수은 온도계를 넣으면, 수은의 표면이 아래로 내려간 후 움직임을 멈추는 것을 볼 수 있습니다. 수은 표면이 움직임을 멈추는 것은 물의 어는점(0℃)에 도달했기 때문입니다 . 만약 용기가 열려 있다면, 높은 온도의 공기에서 찬물과 얼음 혼합물로 열이 전달됩니다. 공기에서 전달되는 열로 인해 얼음이 녹습니다. 얼음이 녹는 동안 찬물과 얼음 혼합물의 온도는 변할까요? 얼음이 녹는 동안에는 얼음과 얼음 혼합물의 온도는 변하지 않습니다.
얼음과 물을 섞어 불이나 전기 히터로 가열하면 모든 얼음이 물로 변합니다. 계속 가열하면 물의 온도는 100℃까지 올라갑니다. 100 ℃가 되면 물 은 증발하기 시작합니다. 물을 계속 가열하면 물은 더 빨리 수증기로 변하지만, 물의 온도는 100℃를 유지합니다. 이것이 바로 물의 끓는점, 즉 물이 도달할 수 있는 최고 온도입니다.
열과 온도 변화 및 물의 상변화 사이의 관계를 나타낸 그래프
AB = 추가적인 열이 얼음의 온도를 0 ° C 까지 높인다
BC = 추가적인 열이 얼음을 녹여 물로 만든다
CD = 추가 열은 물의 온도를 0 ° C에서 100 ° C 로 상승시킵니다.
DE = 추가 열이 물을 증발시킵니다
EF = 추가 열은 증기의 온도를 상승시킵니다.
위 그래프는 대기압 1기압에서 물이 열을 흡수할 때 온도 변화와 물의 상변화 과정을 보여줍니다. 물이 열을 방출하면 위의 과정과 반대되는 현상이 일어납니다. BC에서 공급되는 열은 물의 온도 변화를 일으키지 않고, 단지 얼음을 녹여 물로 만들 뿐입니다.
DE에서 가해지는 열은 물의 온도를 변화시키지 않고, 단지 물을 수증기로 바꿀 뿐입니다. 물은 단지 하나의 예일 뿐입니다. 모든 물체는 열을 흡수하면 물과 마찬가지로 상변화와 온도 변화를 겪습니다. 차이점은 어는점과 끓는점에 있습니다. 모든 물체는 서로 다른 어는점과 끓는점을 가지고 있습니다. 물체가 열을 방출하면 위의 과정과 정반대의 과정이 일어납니다.
1. 융해열 (L F )
융해열이란 1kg의 물체가 고체에서 액체로 상변화할 때 흡수하는 열량 또는 1kg의 물체가 액체에서 고체로 상변화할 때 방출하는 열량을 말합니다. 물체의 상변화(고체에서 액체로 또는 액체에서 고체로)에 필요한 흡수(또는 방출) 열량을 구하는 공식은 다음과 같습니다.
Q = m L F
설명: Q = 흡수 또는 방출된 열량, m = 물체의 질량, L F = 융해열
2. 기화열( LV )
기화열이란 1kg의 물체가 액체에서 기체로 상변화할 때 흡수하는 열량 또는 1kg의 물체가 기체에서 액체로 상변화할 때 방출하는 열량을 말합니다. 액체에서 기체로 (또는 기체에서 액체로) 물체의 상변화에 필요한 열량(또는 방출되는 열량)을 구하는 공식은 다음과 같습니다.
Q = m L V
설명: Q = 흡수 또는 방출된 열량, m = 물체의 질량, LV = 기화열
융해열과 기화열을 잠열이라고 합니다.
비열(c)
비열(C)은 질량(m) 단위의 물체의 온도(T)를 1도 올리는 데 필요한 열량(Q)입니다. 비열 공식은 다음과 같습니다.
비열의 국제단위계는 J/Kg·K입니다.
물체의 비열은 온도에 따라 변합니다. 온도 변화가 크지 않으면 비열은 일정하다고 볼 수 있습니다.
다음은 1기압의 압력과 20 ℃ 의 온도에서 여러 물체의 열량입니다 (실험을 통해 얻은 결과).
열용량(섭씨)
열용량(°C)은 모든 물체의 온도를 1도 올리는 데 필요한 열량입니다. 열용량 공식은 다음과 같습니다.
C = mc
설명: C = 열용량, m = 질량, c = 물체의 비열.
