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수려한집게벌레191
보온병이 내부의 온도를 오래 유지하는 원리를 열 전달 방식과 관련 지어 설명해 주세요~
안녕하세요~ 보온병은 열이 식지 않고 잘 유지하게 해 주잖아요~
보온병이 내부의 온도를 오래 유지하는 원리를 열 전달 방식과 관련 지어 설명해 주세요~
3개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
보온병이 내부의 온도를 오래 유지할 수 있는 이유는 열이 밖으로 빠져나가는 과정을 최대한 억제하기 때문입니다. 열은 전도, 대류, 복사라는 세 가지 방식으로 전달되는데, 보온병은 이 각각을 차단하는 구조를 가지고 있습니다.
먼저 전도는 물질을 통해 직접 열이 전달되는 현상인데, 보온병은 내부 용기와 외부 용기 사이에 진공층을 두어 이를 막습니다. 진공은 입자가 거의 없으므로 열이 잘 전달되지 않습니다. 대류는 공기나 액체가 움직이며 열을 옮기는 방식인데, 진공층에는 공기가 없기 때문에 대류도 일어나지 않습니다. 마지막으로 복사는 적외선 형태로 열이 방출되는 현상인데, 보온병의 내부 표면은 은색 반사막으로 처리되어 있어 복사열을 반사시켜 내부로 되돌립니다.
결국 보온병은 진공층을 통해 전도와 대류를 차단하고, 반사막을 통해 복사에 의한 열 손실을 줄임으로써 내부의 온도를 오랫동안 일정하게 유지할 수 있는 것입니다.
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채택된 답변안녕하세요.
보온병이 열이 식지 않고 내부 온도를 오래 유지하는 원리는 전도, 대류, 복사라는 열이 이동하는 세 가지 방식을 동시에 최대한 차단하는 구조를 갖기 때문입니다. 우선 열 전도란 물질 내부에서 분자의 진동이나 전자 이동을 통해 열이 전달되는 방식을 말하는데요, 일반적인 금속 컵이라면 뜨거운 물의 열이 용기 벽을 따라 빠르게 외부로 전달되지만, 보온병은 이중벽으로 되어 있고 그 사이를 진공에 가깝게 만들어 두었기 때문에 열전도가 일어날 물질 자체를 거의 없앱니다. 즉 보온병 구조는 열이 전달될 통로를 물리적으로 제거한 형태입니다. 다음으로 대류는 액체나 기체가 이동하면서 열을 운반하는 현상을 말하는데요, 일반 컵에서는 따뜻한 공기가 위로 올라가고 차가운 공기가 들어오면서 열이 빠져나갑니다. 하지만 보온병 내부 벽 사이가 진공이면 공기 자체가 없기 때문에, 대류가 발생할 수 없는 것이며, 또한 뚜껑 역시 밀폐 구조로 만들어 내부 공기의 이동도 최소화합니다. 마지막으로 열은 물질이 없어도 전자기파 형태로 방출될 수 있기 때문에, 진공만으로는 완전히 막을 수 없는데요, 이를 줄이기 위해 보온병 내부 표면은 금속코팅을 통해 반사율이 높은 재질로 되어 있어, 내부에서 나오는 적외선을 다시 안쪽으로 반사시킵니다. 즉 열이 밖으로 빠져나가지 못하게 만들고 다시 내부로 되돌아오게 만드는 것입니다. 정리하자면 보온병은 전도는 진공으로 차단하고, 대류는 공기 제거 및 밀폐된 구조로 차단하고, 복사는 반사 코팅을 이용해 감소한 형태를 통해 열 손실을 줄이는 것입니다. 감사합니다.
안녕하세요. 정철 박사입니다.
보온병이 오랜시간 온도 유지가 되는 이유는 보온병 외벽은 이중으로 진공상태로 되어있습니다. 따라서 외부와 완전 단절된곳에서 유지가 되기때문에 보온병안에서 온도가 유지가 되는것입니다