여름철 바닷가 모래사장이 바닷물보다 훨씬 뜨거운 이유는 모래를 구성하는 이산화규소의 비열이 액체 상태인 물의 비열보다 현저히 작아 온도가 쉽게 오르기 때문임을 설명해 주세요.

Question

여름철 바닷가 모래사장이 바닷물보다 훨씬 뜨거운 이유는 모래를 구성하는 이산화규소의 비열이 액체 상태인 물의 비열보다 현저히 작아 온도가 쉽게 오르기 때문임을 설명해 주세요.

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

여름철 해수욕장에 가면 바닷물은 시원한 반면, 모래사장은 맨발로 걷기 힘들 정도로 뜨겁게 달아오르는 현상을 자주 겪게 됩니다. 이러한 차이가 발생하는 근본적인 원인은 모래의 주성분인 이산화규소와 바닷물의 비열 차이에 있습니다.

​여기서 비열이란 어떤 물질 1그램의 온도를 1도 올리는 데 필요한 열량을 의미합니다. 물은 지구상에 존재하는 물질 중에서 비열이 매우 큰 편에 속합니다. 반면 모래를 구성하는 이산화규소는 비열이 물의 약 5분의 1 수준으로 현저히 작습니다.

​이러한 비열의 차이는 태양열을 받았을 때 온도가 변화하는 속도에 결정적인 영향을 미칩니다. 낮 동안 똑같이 강렬한 태양빛을 받더라도, 비열이 큰 바닷물은 온도를 1도 올리는 데 엄청난 양의 열에너지가 필요하기 때문에 온도가 천천히 조금만 올라갑니다. 반대로 비열이 매우 작은 모래는 적은 양의 열량만으로도 온도가 아주 쉽게, 그리고 빠르게 치솟게 됩니다.

​따라서 같은 시간 동안 동일한 양의 햇볕을 받더라도 이산화규소로 이루어진 모래사장은 열을 받는 대로 온도가 팍팍 오르는 반면, 액체 상태인 바닷물은 열을 머금으면서도 온도가 완만하게 올라가기 때문에 두 장소 사이의 극심한 온도 차이가 발생하게 됩니다.

Answer 2

안녕하세요.

여름철 바닷가에서 모래사장이 바닷물보다 훨씬 뜨겁게 느껴지는 이유는 주로 비열의 차이 때문입니다. 비열은 물질 1g의 온도를 1℃ 올리는 데 필요한 열에너지의 양을 의미합니다.

바닷물의 주성분인 물은 비열이 약 4.18 J/g·℃로 매우 큰 물질에 속하는데요, 따라서 많은 태양 에너지를 받아도 온도가 천천히 상승합니다. 또한 물은 대류를 통해 열이 깊은 곳까지 분산되고, 증발 과정에서도 열을 잃기 때문에 쉽게 뜨거워지지 않습니다. 반면 모래의 주성분인 이산화규소는 물보다 비열이 훨씬 작습니다. 같은 양의 태양 에너지를 받아도 온도가 더 빠르게 상승하며, 열이 표면에 집중되는 경향이 있는데요, 게다가 모래는 물처럼 활발한 대류나 증발 냉각 효과가 거의 없기 때문에 표면 온도가 매우 높아질 수 있습니다. 따라서 한여름 햇볕 아래에서는 바닷물은 비교적 시원하거나 미지근하게 유지되지만, 모래사장은 맨발로 걷기 어려울 정도로 뜨거워집니다. 실제로 기온이 30℃ 정도인 날에도 모래 표면 온도는 50~60℃ 이상까지 올라가는 경우가 있습니다.감사합니다.