열전달 기구

(1) 열전달 원리

온도가 다른 두 물체를 접촉하게 되면 온도가 높은 물체에서 낮은 물체로 열이 이동하여 온도차가 같아질 때까지 열전달이 일어난다. 이와 같이열전달은 온도차가 있을 때 이루어지며 온도차가 크면 클수록 열이 전달되는 속도는 더욱 빨라진다.

 (2) 열의 이동

열의 이동은 열이 전달되는 방법에 따라 전도, 대류, 복사의 세 가지 원리에 의해 이루어진다.

금속의 한쪽을 가열하면 다른 쪽까지 뜨거워지는 현상처럼 온도가 다른 두 물체를 접촉시켰을 때 물질의 이동이 일어나지 않고 열이 이동되는 현상을 전도라고 한다. 그림 1과 같이 금속 막대의 한쪽 끝을 가열하면 다른 쪽 끝까지 뜨거워져 시험관 속의 물이 데워지게 되는데, 이는 금속 막대를 통해 열이 전도되었기 때문이다.

                                                                                                         그림 1 전도

그림 2와 같이 물속에 톱밥을 넣고 가열하면 데워진 물은 위로 올라가고 찬물은 아래로 내려오는 것을 관찰할 수 있다. 액체나 기체가 열을 받게 되면 부피가 팽창하면서 주위와 밀도 차이가 생긴다. 이와 같이온도가 높아지면 발생하는 밀도 차에 의해서 물질의 분자들이 순환하면서 열이 전달되는 현상을 대류라고 한다.

 

 

 

           

                                                                                                            그림 2 대류

모든 물체는 그 온도에 따라 표면에서 열에너지를 발산한다. 물체에서 열에너지가 전자파의 형태로 공간을 통과하여 다른 물체에 에너지가 전달되는 것을 복사라고 한다.

그림 3과 같이 태양열이중간 매개 없이 지구에 열을 전달해 주는 것은 복사에 의한 열전달의 대표적인 예라고 할 수 있다.

열전달은 열원으로부터 열을 받는 쪽으로 전도, 대류, 복사에 의해 전달되며 대개의 경우 단독으로 일어나는 것은 드물고 두 가지 이상이동시에 일어나는 경우가 많다. 일반적으로 300℃ 이하에서는 열전달이 주로 전도와 대류에 의해 이루어지고 고온으로 갈수록 복사의 영향이 커지며, 1,000℃ 이상에서는 복사가 절대적인 영향을 미친다.

 

                                                                                                           그림 3 복사