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텀블러는 어떻게 오랫동안 냉기, 열기를 보관할 수 있나요?

안녕하세요. 김찬우 과학전문가입니다.보온병의 원리에 대해서 알기 위해서는 우선 열이 전달되는 원리를 알아야만 하는데 열이 전달되는 방식은 크게 전도, 대류, 복사의 세 종류로 나눌 수 있습니전도는 다른 물질을 통해서 열이 전달되는 현상입니다. 예를 들어 고기를 먹을 때 젓가락을 불판 위에 올려놓았다가 아무런 생각 없이 잡으면 손을 데일 수 있는데 가스 불에 달궈진 불판의 열이 젓가락을 뜨겁게 만들기 때문입니다. 이런 현상을 열의 전도라고 합니다.대류는 기체나 액체 등, 유체를 가열할 때 나타나는데 예를 들어 물을 넣은 주전자의 바닥만을 가열해도 주전자 안의 물이 전부 다 데워지는 것이 대류현상입니다공기나 물의 어느 한 부분을 가열하게 되면, 그 부분의 온도가 올라가고, 공기나 물 분자의 운동이 활발해 따뜻한 물은 다른 차가운 물이나 공기가 있는 곳으로 움직입니다. 차가운 공기나 물은 따뜻한 공기나 물이 있던 공간으로 이동하게 됩니다하지만 복사는 열이 전달되기 위해 중간 전달 매개체가 필요한 전도나 대류와 전혀 다릅니다. 복사는 중간 매체 없이도 열이 직접 전달되는 현상을 말합니다태양에서 오는 빛을 전도의 대표적인 예로 설명할 수 있는데 우주에는 공기나 물이 없지만 태양의 뜨거운 열은 지구까지 전달됩니다. 바로 복사 현상 덕분입니다. 열을 가진 물체는 적외선을 방출하는데 이것이 복사의 원천이 됩니다보온병은 이중의 벽 구조를 가집니다. 벽 사이는 진공이며 안쪽은 은으로 도금된 유리벽으로 만들어져 있습니다. 왜냐하면 위에서 설명한 것처럼 공기나 물이 없는 빈 공간을 통해서는 열의 전도가 불가능해 열을 빼앗기지 않기 때문입니다.보온병 내부의 열은 유리벽이나 마개를 통해 전도가 되겠지만 벽이나 마개를 이루고 있는 유리, 플라스틱, 코르크가 모두 부도체이므로 온도 변화에는 많은 시간이 걸립니다. 그래서 보온병은 전도에 의한 열의 손실이 적습니다.또 보온병에는 진공 상태의 벽이 있기 때문에 벽을 통해 공기를 열이 이동하는 대류에 의한 열 손실도 적습니다. 병 안 쪽의 은도금 벽은 열을 다시 병 속으로 반사시키는 역할을 합니다. 따라서 복사에 의한 열 손실도 방지되기 때문입니다.도움이 되셨다면 추천과 좋아요 부탁드리겠습니다.

학문 / 지구과학·천문우주

23.09.03

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