물이 담긴 종이컵이 타지 않는 이유는 무엇때문인가요?
안녕하세요? 종이컵 밑에 돌출된 부분을 가위로 자르고 물을 절반정도 넣은 다음 불을 켰는데 종이컵이 타지 않더라구요~ 물이담긴 종이컵이 타지 않는 이유는 무엇때문인가요?
안녕하세요. 곽지윤 전문가입니다.
물이 담긴 종이컵이 타지 않는 이유는 종이컵의 열이 물로 전달되어서, 종이컵의 온도가 발화점보다 높아지지 못했기 때문입니다.
물이 담긴 종이컵을 계속 가열하면 물이 끓어서 다 기화 된 다음에 종이컵이 타기 시작 할 것입니다.
추가로 물로 전달되는 열보다 더 큰 열을 종이컵에 가열하면 물이 다 끓기 전에 종이컵을 태울 수 있습니다.
답변이 조금이나마 도움이 되기를 바랍니다.
감사합니다.
안녕하세요. 김재현 전문가입니다.
물이담긴 종이컵이타지 않는이유는 열을 모두 물이 흡수해서 그렇습니다. 물이 끓어서 증발하기 전까지 컵의 온도는100도를 넘지 않습니다. 그래서 컵에 불이붙지 않는것이죠
안녕하세요.
종이컵에 물을 담고 불을 가했을때 컵이 타지 않는 현상은 물의 높은 비열과 열의 전도 메커니즘에 의한 현상입니다. 물은 그 자체로 열을 매우 효율적으로 흡수하고 분산시키는 능력이 뛰어난 물질입니다. 이러한 성질은 종이컵이 불에 직접 노출되었을 때, 종이가 쉽게 점화 온도에 도달하지 않게 하는데 중요한 역할을 합니다.
물의 비열(capacity of heat)은 매우 높습니다. 이는 물이 단위 질량당 상당량의 열을 흡수할 수 있음을 의미하며, 그 결과 물의 온도가 느리게 상승합니다. 이러한 높은 비열 덕분에, 종이컵 내부의 물이 가열될 때, 열은 물에 의해 흡수되어 종이의 점화 온도까지 도달하기 어렵게 만듭니다.
또한, 열의 전도(conduction of heat) 과정에서, 종이컵의 벽을 통해 전달되는 열은 물에 의해 주변으로 효과적으로 분산됩니다. 종이의 점화 온도는 약 230°C 이상이 필요하지만, 종이컵에 담긴 물은 이러한 온도에 도달하기 전에 먼저 열을 흡수하여 종이가 타는 것을 방지합니다.
이러한 현상은 고체 상태의 종이가 직접적인 열원과 접촉했을 때와는 대조적으로, 물이 열원과의 직접적인 접촉을 막아주며, 동시에 종이컵에 전달되는 열을 물이 효과적으로 흡수하고 분산시킵니다. 그 결과, 종이컵은 물이 존재하는 한 타지 않습니다. 이는 종이컵과 물이 형성하는 효율적인 열적 장벽 덕분에 가능한 현상입니다.