[스크랩] 생활 속 열의 이동과 보온에 대해 알아봅시다.

생활 속 열의 이동과 보온에 대해 알아봅시다.  올 2월은 한파로 인하여 세계 곳곳에서 인명과 재산 피해를 크게 입었습니다. 그로 인해 추위를 이겨내기 위해 난방용 에너지 사용량이 증가하였고 열에너지의 효율적인 이용에 대한 관심이 매우 커졌습니다. 생활 속 장면에서 일어나는 열의 이동과 열의 보존 방법을 생각하여 봅시다.

<기사1> 온 방을 데워주는 '온돌' 전 세계 사랑받을 만하죠?

“아이, 추워!”창문을 꼭 닫고 이불로 파고 들고만 싶은 계절, 겨울이다. 따끈한 바닥에 엎드려 놀 생각만 해도 추위가 물러가는 것 같다. 입식(立式·서서 생활하는 방식)이 흔해진 요즘도 대부분의 한국인은 바닥 난방 방식을 좋아한다. 온돌(溫突·불기운이 바닥을 통과해 방을 덥히는 장치)로 불리는 우리 민족 고유의 난방법은 외국에서도 이미 그 우수성을 인정받았다. 세계 각국으로 수출되기도 하는 온돌, 인기 비결은 뭘까?

<2011년 12월 16일자 5면>

<기사2> 보온병의 비밀은 무엇일까?

<소년조선일보 2010년 12월 2일 3면>

1. 열이 이동하는 원리에 알맞은 생활 속의 예를 한 가지씩 써보세요.

열의 이동 원리	생활 속의 예
전도
복사
대류

<참고하세요>

1. 열의 이동 방법 3가지

① 전도 : 열이 물체와 맞닿았을 때 이동하는 현상이다. 컵에 뜨거운 물을 부으면 금세 뜨거워지는 현상과 같다.

② 대류 : 열이 물질의 특성에 뒤섞이는 현상이다. 냄비에 물을 담아 한쪽 구석만 가열해도 물 전체가 뜨거워지는 것과 같다.

③ 복사 : 열을 전달하는 물질이 없어도 열 스스로 이동하는 현상이다. 난로에 가까이 가면 열을 바로 느낄 수 있는 것과 같다.

   

2. 열의 이동 원리를 이용하여 온돌이 따뜻해지는 과정을 설명하고 있습니다. 빈 칸에 알맞은 말을 쓰시오.

 

그림출처 : 사이언스 올(http://image.scienceall.com/lab/child/swf/05_ki098_0111.html)

온돌에서 일어나는 현상	열의 이동 방법
불을 땔 때 나오는 더운 기운이 방 밑의 고래로 이동할 때
고래로 이동한 열기가 구들장을 달굴 때
달궈진 구들장에서 방으로 열을 내보낼 때

<더 생각해보세요> 다음 글을 읽고 (     ) 안에 알맞은 말을 고르시오.

100일 동안 따뜻한 방

지리산에 위치한 칠불암에는 아(亞)자 모양의 방구들이 있었습니다. 아자방 구들은 한번 불을 때면 45일간 뜨겁고, 따뜻한 기운은 100일을 간다는 구들입니다. 아자방 부근의 흙은 구들 밑에 열이 잘 (전달되는, 전달되지 않는) 흙이 두껍게 깔려 있어 한번 들어온 열기가 식지 않습니다.
또한 구들 밑은 부채꼴 모양으로 열기가 빠르게 퍼져 나가고 다시 부채꼴 모양으로 열기가 빠져나가는 구멍을 좁혀 굴뚝으로 연결하였습니다. 이처럼 구들이 과학적이고 정교하게 놓여 있어 온기를 100일이나 가두어 둘 수 있었습니다.

3. 다음은 보온병의 원리를 설명하고 있습니다. 열의 보존을 위하여 열의 이동을 어떻게 차단하고 있는지 써보세요.

보온병의 구조	열의 이동을 차단하는 방법
뚜껑
이중벽 사이의 진공
은 도금 유리벽

<참고하세요> 은도금을 한 유리는 거울 구실을 하게끔 돼 있다. 거울은 빛과 함께 열도 반사한다.

    난로 뒤편에 거울 같은 반사경을 설치하거나 알루미늄으로 만드는 것도 열을 최대한 한 쪽 방향으로 보내기 위한 것이다.

 

4. 다음 그림은 요즘 유럽에서 한창 관심을 모으는 주택인 제로에너지하우스의 모습입니다. 에너지 낭비가 없는 에너지 절감형 건물로 한겨울에도 불을 때지 않고 실내온도를 22-23도정도로 유지할 수 있다고 합니다. 이 주택의 여러 모습 가운데 벽면을 어떻게 설계하면 보온 효과를 가질 수 있겠는지 열의 이동과 관련하여 써보세요.

<더 알아보세요>

 1. 내복과 여러 겹 껴입는 옷은 어떤 보온의 원리를 가지고 있을까?

  다음 그림은 겨울철 에너지 절약과 더불어 보온 효과를 높이는 활동을 안내하는 캠페인 모습입니다. 내복을 입거나 얇은 옷을 여러 벌 껴입는 것은 어떤 원리로 보온성을 높여주는 것일까요?

tip)정지공기층을 입는다?

사실 내복엔 놀라운 과학의 원리가 숨어 있답니다. 옷을 입는 행위를 가리켜 ‘정지 상태의 공기를 입는 것’ 이라고 표현하기도 한다. 옷감 부피의 60~90%는 공기가 차지하고 있는데 옷과 옷 사이의 공기까지 포함하면 이 비율은 더욱 늘어난다. 이런 공기를 어려운 말로 ‘정지공기층’ 이라고 한다. 정지공기층이야말로 지구상에서 가장 보온성이 우수한 재료라고 설명하기도 한다. 결국 내복을 입고 겉옷을 입으면 정지공기층 비율이 늘어나면서 보온 효과도 높아진다는 얘기다. 대기 중의 공기는 쉴 새 없이 움직이면서 품고 있던 열마저 빼앗기지만, 정지된 공기라면 열을 보존할 수 있어 보온효과가 뛰어나다.

2. 추운 날에도 스티로폼은 왜 따뜻할까요?

추운 날 밖에 나가 차의 철판을 만지면 굉장히 차갑습니다. 하지만 나무를 만지면 약간 덜 차갑고 스티로폼을 만지면 오히려 따뜻하게 느껴집니다. 그렇다면 이 세 가지 물체의 온도는 서로 다른 것일까요?
tip) 어떤 물질이 열을 얼마나 잘 전하는가의 정도를 ‘물질의 열전도율’이라고 하는데 금속 종류는 열을 잘 전도하는 ‘양도체’이고 나무나 스티로폼, 공기 같은 것은 열이 잘 전달되지 않는 불량도체이다. 겨울철 바깥에 있던 철판은 열전도율이 높아 손을 대었을 경우 손에 있는 열을 빨리 빼앗기 때문에 차갑게 느껴진다. 반면 스티로폼은 열전도율이 아주 낮아 열을 반사하는 것처럼 느껴지게 된다.
은(銀)은 금속 중에서 열전도율이 가장 높다. 뜨거운 국속에 은 숟가락을 잠시만 담가 놓아도 금새 손잡이 부분까지 뜨거워지는 것을 느낄 수 있다. 구리도 열전도율이 높아 가정의 온돌 배관에 많이 사용되고 있다. 반대로 스티로폼은 열전도율이 낮아 단열재로 쓰인다.

3. 이누이트족(에스키모인)은 얼음집에서 어떻게 보온을 할까요?

tip) 이글루(얼음집)의 경우 따뜻한 집안의 공기가 밖으로 나갈 수 없도록 얼음벽의 공간을 없애고  열이 이동하는 현상을 막아서 작은 열이라도 내부를 보온할 수 있도록 해준다. 또 매우 추운 경우에는 이글루의 바닥이나 벽에 물을 뿌려서 물이 얼면서 방출하는 열을 이용하여 추위를 막아낸다.

 

4. 혹한의 폭설 속에서 어떻게 살아남았을까요?

혹한의 폭설 속에 스노보드를 타다가 실종됐던 한인 고교생이 기지를 발휘 22시간 만에 극적으로 구조된 사건이 있었습니다. 죽음이 엄습해오는 극한 상황에서 안군이 침착함을 잃지 않고 하였던 체온을 유지하기 위한 보온 방법과 수분 섭취의 방법을 그림을 보고 생각해봅시다.

tip) 그림

모범답안

 

생활 속 열의 이동과 보온에 대해 알아봅시다.  올 2월은 한파로 인하여 세계 곳곳에서 인명과 재산 피해를 크게 입었습니다. 그로 인해 추위를 이겨내기 위해 난방용 에너지 사용량이 증가하였고 열에너지의 효율적인 이용에 대한 관심이 매우 커졌습니다. 생활 속 장면에서 일어나는 열의 이동과 열의 보존 방법을 생각하여 봅시다.

<기사1> 온 방을 데워주는 '온돌' 전 세계 사랑받을 만하죠?

“아이, 추워!”창문을 꼭 닫고 이불로 파고 들고만 싶은 계절, 겨울이다. 따끈한 바닥에 엎드려 놀 생각만 해도 추위가 물러가는 것 같다. 입식(立式·서서 생활하는 방식)이 흔해진 요즘도 대부분의 한국인은 바닥 난방 방식을 좋아한다. 온돌(溫突·불기운이 바닥을 통과해 방을 덥히는 장치)로 불리는 우리 민족 고유의 난방법은 외국에서도 이미 그 우수성을 인정받았다. 세계 각국으로 수출되기도 하는 온돌, 인기 비결은 뭘까?

<2011년 12월 16일자 5면>

<기사2> 보온병의 비밀은 무엇일까?

<소년조선일보 2010년 12월 2일 3면>

1. 열이 이동하는 원리에 알맞은 생활 속의 예를 한 가지씩 써보세요.

열의 이동 원리	생활 속의 예
전도	뜨거운 국에 넣어둔 금속 수저가 뜨거워진다.
복사	태양이 뜨면 따뜻해진다.
대류	주전자에 물을 넣고 아래쪽을 가열하면 전체가 뜨거워진다.

<참고하세요>

1. 열의 이동 방법 3가지

① 전도 : 열이 물체와 맞닿았을 때 이동하는 현상이다. 컵에 뜨거운 물을 부으면 금세 뜨거워지는 현상과 같다.

② 대류 : 열이 물질의 특성에 뒤섞이는 현상이다. 냄비에 물을 담아 한쪽 구석만 가열해도 물 전체가 뜨거워지는 것과 같다.

③ 복사 : 열을 전달하는 물질이 없어도 열 스스로 이동하는 현상이다. 난로에 가까이 가면 열을 바로 느낄 수 있는 것과 같다.

   

2. 열의 이동 원리를 이용하여 온돌이 따뜻해지는 과정을 설명하고 있습니다. 빈 칸에 알맞은 말을 쓰시오.

 

그림출처 : 사이언스 올(http://image.scienceall.com/lab/child/swf/05_ki098_0111.html)

온돌에서 일어나는 현상	열의 이동 방법
불을 땔 때 나오는 더운 기운이 방 밑의 고래로 이동할 때	열의 대류
고래로 이동한 열기가 구들장을 달굴 때	열의 전도
달궈진 구들장에서 방으로 열을 내보낼 때	열의 복사

<더 생각해보세요> 다음 글을 읽고 (     ) 안에 알맞은 말을 고르시오.

100일 동안 따뜻한 방

지리산에 위치한 칠불암에는 아(亞)자 모양의 방구들이 있었습니다. 아자방 구들은 한번 불을 때면 45일간 뜨겁고, 따뜻한 기운은 100일을 간다는 구들입니다. 아자방 부근의 흙은 구들 밑에 열이 잘 (전달되는, 전달되지 않는) 흙이 두껍게 깔려 있어 한번 들어온 열기가 식지 않습니다.
또한 구들 밑은 부채꼴 모양으로 열기가 빠르게 퍼져 나가고 다시 부채꼴 모양으로 열기가 빠져나가는 구멍을 좁혀 굴뚝으로 연결하였습니다. 이처럼 구들이 과학적이고 정교하게 놓여 있어 온기를 100일이나 가두어 둘 수 있었습니다.

3. 다음은 보온병의 원리를 설명하고 있습니다. 열의 보존을 위하여 열의 이동을 어떻게 차단하고 있는지 써보세요.

보온병의 구조	열의 이동을 차단하는 방법
뚜껑	병 속 깊이 들어가서 열이 대류현상으로 밖으로 빠져나가는 것을 더 잘 차단하였다.
이중벽 사이의 진공	병 속의 열이 공기에 의해 전도되는 것을 막아 보온을 유지한다.
은 도금 유리벽	복사에 의한 열의 손실을 막아준다. 외부의 온도가 낮을 때에는 내용물의 복사열이 반사되어 내부로 다시 돌려보내 따뜻해지게 되는 것이다.

<참고하세요> 은도금을 한 유리는 거울 구실을 하게끔 돼 있다. 거울은 빛과 함께 열도 반사한다.

    난로 뒤편에 거울 같은 반사경을 설치하거나 알루미늄으로 만드는 것도 열을 최대한 한 쪽 방향으로 보내기 위한 것이다.

 

4. 다음 그림은 요즘 유럽에서 한창 관심을 모으는 주택인 제로에너지하우스의 모습입니다. 에너지 낭비가 없는 에너지 절감형 건물로 한겨울에도 불을 때지 않고 실내온도를 22-23도정도로 유지할 수 있다고 합니다. 이 주택의 여러 모습 가운데 벽면을 어떻게 설계하면 보온 효과를 가질 수 있겠는지 보온병의 원리와 관련하여 써보세요.

해답)

1. 벽면에 공기층을 만들어 따뜻한 내부의 온기가 밖으로 새어나가지 않게 해야 한다.

2. 벽 속에 단열재를 넣는다.

3. 벽 속에 진공층을 만든다.

4. 이중, 삼중창을 만든다.

<더 알아보세요>

 1. 내복과 여러 겹 껴입는 옷은 어떤 보온의 원리를 가지고 있을까?

  다음 그림은 겨울철 에너지 절약과 더불어 보온 효과를 높이는 활동을 안내하는 캠페인 모습입니다. 내복을 입거나 얇은 옷을 여러 벌 껴입는 것은 어떤 원리로 보온성을 높여주는 것일까요?

해답) 정지공기층이 많이 생겨 열을 잘 보존하게 되어 더 따뜻해진다.

tip)정지공기층을 입는다?

사실 내복엔 놀라운 과학의 원리가 숨어 있답니다. 옷을 입는 행위를 가리켜 ‘정지 상태의 공기를 입는 것’ 이라고 표현하기도 한다. 옷감 부피의 60~90%는 공기가 차지하고 있는데 옷과 옷 사이의 공기까지 포함하면 이 비율은 더욱 늘어난다. 이런 공기를 어려운 말로 ‘정지공기층’ 이라고 한다. 정지공기층이야말로 지구상에서 가장 보온성이 우수한 재료라고 설명하기도 한다. 결국 내복을 입고 겉옷을 입으면 정지공기층 비율이 늘어나면서 보온 효과도 높아진다는 얘기다. 대기 중의 공기는 쉴 새 없이 움직이면서 품고 있던 열마저 빼앗기지만, 정지된 공기라면 열을 보존할 수 있어 보온효과가 뛰어나다.

2. 추운 날에도 스티로폼은 왜 따뜻할까요?

추운 날 밖에 나가 차의 철판을 만지면 굉장히 차갑습니다. 하지만 나무를 만지면 약간 덜 차갑고 스티로폼을 만지면 오히려 따뜻하게 느껴집니다. 그렇다면 이 세 가지 물체의 온도는 서로 다른 것일까요?

해답) 스티로폼은 열 전도율이 낮아 추운 겨울에도 차갑지 않다.
tip) 어떤 물질이 열을 얼마나 잘 전하는가의 정도를 ‘물질의 열전도율’이라고 하는데 금속 종류는 열을 잘 전도하는 ‘양도체’이고 나무나 스티로폼, 공기 같은 것은 열이 잘 전달되지 않는 불량도체이다. 겨울철 바깥에 있던 철판은 열전도율이 높아 손을 대었을 경우 손에 있는 열을 빨리 빼앗기 때문에 차갑게 느껴진다. 반면 스티로폼은 열전도율이 아주 낮아 열을 반사하는 것처럼 느껴지게 된다.
은(銀)은 금속 중에서 열전도율이 가장 높다. 뜨거운 국속에 은 숟가락을 잠시만 담가 놓아도 금새 손잡이 부분까지 뜨거워지는 것을 느낄 수 있다. 구리도 열전도율이 높아 가정의 온돌 배관에 많이 사용되고 있다. 반대로 스티로폼은 열전도율이 낮아 단열재로 쓰인다.

3. 이누이트족(에스키모인)은 얼음집에서 어떻게 보온을 할까요?

해답) 열의 대류로 인한 손실을 막을 수 있도록 작은 구멍도 없이 쌓는 얼음과 바닥이나 벽에 물을 뿌려서 이 물이 얼면서 내는 열을 이용한다. 

tip) 이글루(얼음집)의 경우 따뜻한 집안의 공기가 밖으로 나갈 수 없도록 얼음벽의 공간을 없애고  열이 이동하는 현상을 막아서 작은 열이라도 내부를 보온할 수 있도록 해준다. 또 매우 추운 경우에는 이글루의 바닥이나 벽에 물을 뿌려서 물이 얼면서 방출하는 열을 이용하여 추위를 막아낸다.

 

4. 혹한의 폭설 속에서 어떻게 살아남았을까요?

혹한의 폭설 속에 스노보드를 타다가 실종됐던 한인 고교생이 기지를 발휘 22시간 만에 극적으로 구조된 사건이 있었습니다. 죽음이 엄습해오는 극한 상황에서 안군이 침착함을 잃지 않고 하였던 체온을 유지하기 위한 보온 방법과 수분 섭취의 방법을 그림을 보고 생각해봅시다.

해답) 눈 속에 들어가서 열의 대류로 인한 체온의 손실을 막고 눈을 먹으면서 수분을 보충하였다.

tip) 그림

   

 

출처 : brainchang999

글쓴이 : lilyghd 원글보기

메모 :