학습 목표
● 준비 학습 ●
1. 다음의 내용들을 열에너지와 관련지어 조사하여 보자.
1) 여러 가지 온도계
2) 열풍기와 전기 난로
열풍기는 밖에 있는 열을 빼앗아 집안을 따뜻하게 하는 기계이다. 즉, 에어컨을 반대로 작동하는 것과 같다. 요즘에는 에어컨과 열풍기를 겸용하는 경우도 많이 있다. 반면에 전기 난로는 전류가 흐를 때 전열선에서 발생하는 열을 이용한다.
3) 구름의 형성과 상승 기류의 태풍
구름은 바다, 호수, 강의 수면으로부터 증발한 수증기가 상승하여 높은 곳에서 응축되어 생긴다. 찬 겨울날 입김이 보이는 것과 같은 원리이다. 태풍은 열대 바다 위의 따뜻하고 습기가 많은 공기가 저기압의 중심에서 급상승하며, 수톤의 수증기가 응결될 때 많은 양의 열을 방출하여 기류의 상승을 촉진한다. 이때 빈자리를 채우려 다른 무더운 공기들이 소용돌이치며 불어들어 오며, 이러한 과정으로 태풍이 생긴다. 태풍은 찬 바다나 육지를 만나면 소멸된다.
4) 대류, 전도, 복사
열의 세가지 전달방법이다. 대류는 전달 입자가 직접 이동을 하고, 전도는 전달 매체의 입자들이 진동하여 이웃하는 입자에 전달하는 현상이 계속되어 열이 이동한다. 복사는 매질없이 전자기파의 형태로 열이 직접 이동한다.
5) 열을 제거하는 방법과 가하는 방법, 용도
6) 연료
에너지를 얻기 위하여 태우는 물질로 기체, 액체, 고체의 연료가 있으며, 요즈음에는 핵연료인 우라늄도 많이 이용되고 있다.
7) 화상 및 동상
8) 자동차의 엔진에서 열에너지가 일을 하는 과정을 조사하여 보자.
연료가 엔진의 연소실에서 연소하면 팽창을 하게 된다. 이 때 발생한 힘이 피스톤을 밀어내고, 이 힘은 바퀴가 다른 장치에 전달되어 일을 한다. 결과적으로 연료의 열에너지가 일을 하게 된다.
9) 열에너지를 절약하는 방법을 조사하여 보자.
4. 우리 집의 열수지(열의 출입)를 조사하여 효율적으로 쓸 수 있게 설계하여 보자.
1) 온도 물체를 차고 뜨거운 정도를 나타내는 물리량
(1) 절대 온도 : 분자의 운동 에너지가 "0"인 상태를 0K로 하는 온도 체계
(2) 섭씨 온도 : 물의 어는 점을 0℃, 끓는점을 100℃로 한 온도 체계
(3) 화씨 온도 : 소금물의 어는 점을 0。F, 사람의 체온을 100。F로 정한 온도 체계
화씨 온도 = 9/5 × 섭씨 온도 + 32
2. 열량 물체 내부의 분자들이 운동 에너지를 열에너지라 함.
1) 열량 : 고온의 물체에서 저온의 물체로 이동한 열에너지의 양
2) 열량 보존의 법칙 : 고온체가 잃은 열량 = 저온체가 얻은 열량
1) 열과 물체의 온도
물체에 열을 가하면 온도가 올라가고, 열을 빼앗으면 온도가 내려간다. 이 때 온도의 변화량은 열을 가하거나 빼앗은 열량에 비례한다.
2) 비열
3) 열용량
4) 고체의 비열 측정 순서
1) 전도 : 고온의 물체와 저온의 물체를 접촉시키면 온도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 열이 이동하는 현상
(1) 열 평형 상태 :
2) 대류
3) 복사