금속이 차가운 이유 - 왜 금속은 차가울까?! 여름에 시원~ 겨울에 추웡
안녕하세요!
날씨가 더울 때 금속으로 된 손잡이나 가구 등을 만지게 되면 차갑고 시원하다고 느끼잖아요
어렴풋이 '열전도성이 높아서 그런것 아닐까?!'라고 생각은 되어도 정확한 원리는 모르겠어서 찾아보았어요!
●예를 들어 위와 같은 철문을 만지게 되면 여름이나 겨울에 차갑다고 느끼잖아요!
그 이유는 바로 금속의 열용량과 열 전도율 때문이에요.
- 열용량은, 어떤 물체를 1도 높이는데 필요한 열량을 의미해요.
- 열전도율은 , 구체적인 크기와 모양을 가진 물체가 실제로 열을 전달하는 정도를 의미해요.
열전도율이 높다는 것은 그만큼 열을 잘 전달한다는 의미이며, 단면적에 비례하여 증가해요
●이를 이해하기 쉽게 나무 vs 금속 으로 비교해서 설명해 드릴게요
나무와 금속을 비교하게 되면
- 열용량 : 나무 < 금속
- 열전도율 : 나무 < 금속
열용량 = 비열 X 질량이에요. 즉 어떤 물체를 1도 높이는데 필요한 열량을 말해요.
●간단하게 나무와 금속을 모두 상온 15도에 두었다고 가정해요.
오랜 시간이 지나게 되면 두 물체 모두 상온과 온도가 같아져서 15도가 되겠죠?!
이때 각각의 물체를 접촉해보면!
1) 금속 접촉
- 손이 금속에 닿는 순간 접촉한 면적의 체온을 빠르게 뺏어가요.
- 그 이유는 열전도율이 크기 때문이에요.
- 열전도율은 접촉면에 비례하기 때문에 접촉한 면의 에너지를 뻇어가게되어요.
- 금속의 열전도율이 높기 때문에 금속의 접촉면 일부분이 아닌, 금속 전체에 열이 전달되므로 금속 전체를 1도 높일 수 있는 만큼의 큰 에너지를 빼앗겨요.
- 또한, 열용량이 크기 때문에 접촉한 면과 온도가 같아지기 위해 많은 양의 열에너지를 뺏어가요.
2) 나무 접촉
- 손이 닿는 부분이 처음에만 차갑다고 느껴져요.(낮은 열전도율)
- 조금 시간이 지난 후, 접촉한 나무의 면은 금방 미지근하다고 느끼게 돼요
- 그 이유는 열전도율이 낮기 때문이에요.
- 접촉한 나무 일부분의 온도가 상승할 뿐, 나무 전체의 온도까지 열을 전달할 능력이 부족해요.
- 또한, 열용량이 작기 때문에 금속에 비해 작은 열에너지로 온도를 상승시킬 수 있어요.
※결론
- 금속이 더 차갑다고 느끼는 이유는 금속의 높은 열용량과 열전도율 때문이다.
- 높은 열용량 때문에 금속 물질 1도 상승시키는데 많은 열 에너지를 빼앗긴다.
- 높은 열전도율 때문에, 금속 일부분에 접촉해도 물체 전체를 높일 만큼 에너지를 빼앗긴다.
※느낀 점
- 열전도율과 연관되었다고는 생각했는데 열용량과도 관련이 있다는 것을 알게 되었어요.
- 나무와 비교하니까 이해하기가 쉬었고 앞으로 열용량과 열전도율에 대해서는 기억할 수 있을 것 같아요.
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