사는 이야기/과학사전

비열은 어떻게 이용되나?

후암동남산 2017. 1. 9. 11:51

비열은 단위 질량의 물질을 1도 높이는 데 필요한 에너지를 나타낸다. 따라서 물질을 가열하는 데 필요한 에너지의 양을 알려면 물질의 질량, 높이고자 하는 온도 그리고 그 물질의 비열을 알아야 한다. 예를 들어 물 2리터(2kg)의 온도를 상온(20℃)에서 끓는점(100℃)까지 올리는 데 필요한 에너지의 양을 구하려면 물의 비열(4186J/kg℃)에 물의 질량(2kg)을 곱하고 온도 차(80℃)를 곱하면 된다. 그 결과는 66만 9760J 또는 670kJ이다.

질량이 300g(0.3kg)인 알루미늄 물이 그릇에 담겨 있다면 전체를 가열하는 데는 얼마의 에너지가 더 필요할까? 알루미늄의 비열(897J/kg℃)에 알루미늄의 질량(0.3kg)을 곱한 다음 온도 차(80℃)를 곱하면 14만 4000J 또는 144kJ이 된다는 것을 알 수 있다. 따라서 물과 그릇을 가열하는 데 필요한 전체 에너지의 양은 814kJ이다. 물을 가열하는 데 필요한 에너지가 그릇을 가열하는 데 필요한 에너지보다 훨씬 크다는 것을 알 수 있다. 아래의 표를 보면 어떤 종류의 금속으로 그릇을 만들어야 가열하는 데 필요한 에너지의 양을 적게 할 수 있는지 알 수 있다.

물질 비열(J/kg℃)
알루미늄897
구리387
445
129
129
235
수은140
나무1,700
유리837
4,186
얼음2,090
수증기2,010
질소1,040
산소912
이산화탄소833
암모니아2,190

비열이 큰 물질인 물은 뜨거운 엔진에서 열을 흡수했다가 온도가 낮은 라디에이터에서 열을 방출하여 엔진을 식혀주는 엔진의 냉각수로 사용하기에 적당한 물질이다. 비열이 큰 물질일수록 같은 크기의 질량이 더 많은 열량을 흡수할 수 있기 때문이다.

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