3. 열전달 관련 질문
1. 다음 그림을 보세요!
그림과 같이 세 개의 관이 밀폐된 유리 상자 안에 놓여 있습니다. 종이 롤에서 나오는 연기가 관 B의 끝에 놓여 관 B를 통해 들어가면, 그림과 같이 관 A와 C를 통해 다시 나옵니다. 이러한 현상은 열 전달 때문에 발생합니다.
A. 전달
B. 전도
C. 유도
D. 방사선
논의
이 현상은 대류에 의한 열 전달 때문에 발생합니다. 대류 열 전달은 물질의 움직임을 동반한 열 전달입니다. 바람, 끓는 물, 위 이미지에서 보이는 연기의 움직임 등이 대류 열 전달의 예입니다.
위 그림에서 보이는 연기의 움직임을 어떻게 설명할 수 있을까요? 밀폐된 유리 상자 안에 촛불이 켜져 있습니다. 촛불의 불꽃이 주변 공기를 데워 유리 상자 안의 공기 온도를 높입니다. 온도가 상승하면 공기가 팽창(부피 증가)합니다. 이 팽창으로 인해 공기의 밀도가 감소합니다. 따라서 유리 상자 바깥쪽의 공기 밀도가 유리 상자 안쪽의 공기 밀도보다 커집니다. 기체는 자연적으로 공기 밀도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동합니다. 이러한 공기 밀도 차이 때문에 연기는 공기 밀도가 높은 유리 상자 바깥쪽에서 공기 밀도가 낮은 유리 상자 안쪽으로 흘러들어가는 것입니다.
유리 상자 안으로 들어간 촛불은 연기를 가열하여 온도를 높이고 부피를 증가시킵니다. 이렇게 되면 연기의 밀도가 높아져 공기 밀도가 낮은 위쪽으로 올라가게 됩니다. 지면에서 높은 곳일수록 중력의 영향이 줄어들기 때문에 공기 밀도가 낮아진다는 것을 기억하세요.
정답은 A입니다.
2. 아래 내용을 주의 깊게 살펴보십시오.
1. 냄비 속 물이 끓는 이유는 가열되었기 때문입니다.
2. 낮에는 밤보다 더 덥게 느껴진다.
3. 조리 도구에는 일반적으로 나무나 플라스틱 손잡이가 달려 있습니다.
4. 타오르는 양초는 완전히 녹을 때까지 계속될 것입니다.
방사선의 영향이 숫자로 나타난다는 진술에서...
A. 1과 3
B. 1 및 4
C. 2 및 4
D. 2 및 3
논의
진술 1: 냄비 속의 물은 가열되기 때문에 끓는다.
불꽃에서 용기로 열이 복사되는 것도 사실이지만, 용기에서 물로 열이 전도되는 것도 사실입니다. 그러나 물이 끓는 것은 대류에 의한 열 전달의 직접적인 결과입니다.
진술 2: 낮에는 밤보다 더 덥게 느껴진다.
태양은 낮 동안 복사선을 통해 지구 표면을 비춥니다.
진술 3: 조리 도구에는 일반적으로 나무 또는 플라스틱 손잡이가 달려 있습니다.
조리 도구의 손잡이가 금속으로 되어 있으면, 열이나 온기가 손잡이를 통해 전도되어 조리하는 사람의 손이 뜨거워집니다.
진술 4: 타는 양초는 완전히 타 없어질 때까지 녹을 것이다.
불꽃에서 왁스로 전달되는 복사열 때문에 왁스가 녹습니다.
따라서 방사선의 영향에 대한 진술은 2번과 4번입니다.
정답은 C입니다.
3. 액체에서 일어나는 올바른 대류 현상은 그림에 나타나 있습니다...
논의
대류 열전달은 물질의 움직임을 동반한 열 전달입니다. 자연 대류의 예로는 가열 시 물의 끓음이나 육풍 및 해풍의 발생 등이 있습니다.
위 과정에서 열은 처음에는 전도 에 의해 불에서 용기로 이동하고 , 마찬가지로 전도에 의해 용기에서 물로 이동합니다. 그 다음에는 대류에 의해 물 분자에서 다른 물 분자로 열이 이동합니다.
용기 바닥 근처의 물은 온도가 높아서 팽창하고 밀도가 낮아집니다. 반대로, 그 위의 물, 즉 표면의 물은 온도가 낮아서 밀도가 더 높습니다.
용기 바닥의 물은 밀도가 낮아 위로 떠오르고, 그 위에는 밀도가 높은 물이 채워집니다. 용기 안의 물의 이러한 움직임은 모든 물의 온도가 같아지거나 끓을 때까지 계속됩니다.
용기 안에서 물의 대류 과정을 더 정확하게 설명하는 그림은 C번 답에 있습니다. 그 이유는 뜨거운 물이 팽창하면 즉시 위로 올라가고 옆으로 먼저 이동하지 않기 때문입니다.
정답은 C입니다.
