날씨가 더울 때 땀을 흘리면 몸이 시원해지는 느낌이 드는 이유를 땀이 증발하면서 몸의 열을 빼앗아 가는 증발열 작용으로 설명해 주세요.

Question

날씨가 더울 때 땀을 흘리면 몸이 시원해지는 느낌이 드는 이유를 땀이 증발하면서 몸의 열을 빼앗아 가는 증발열 작용으로 설명해 주세요.

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

땀을 흘렸을 때 몸이 시원해지는 이유는 액체 상태인 땀이 기체 상태로 변할 때 피부의 열을 흡수하는 기화열이 작용하기 때문입니다. 이와 관련하여 좀 더 자세히 설명해 드릴게요.

물은 입자 간 끌어당기는 힘이 강해 액체에서 기체로 증발할 때 다른 물질보다 매우 많은 양의 열에너지를 필요로 합니다. 체온 조절을 위해 피부 표면에 배출된 땀은 주변으로 증발하면서 필요한 에너지를 피부 세포와 미세혈액으로부터 직접 빼앗아 갑니다. 땀이 열을 빼앗아 날아가면서 피부 표면 온도가 떨어지고, 피부 표면 부근의 혈관을 흐르던 혈액의 온도도 함께 내려가 온몸을 돌며 체온을 유지시킵니다.

증발은 바람이 불면 피부 주변의 습한 공기가 밀려나고 건조한 공기가 유입되어 땀의 증발 속도가 빨라지므로 훨씬 더 시원하게 느껴지며, 반대로 습도가 높은 날에는 공기 중에 수증기가 이미 가득 차 있어 땀이 잘 증발하지 못하여 기화열을 빼앗지 못하므로 땀을 흘려도 몸이 시원해지지 않고 끈적이고 더운 느낌이 듭니다.

Answer 2

안녕하세요. 더운 날 땀을 흘리면 몸이 시원해지는 가장 중요한 이유는 땀이 피부 표면에서 증발할 때 필요한 에너지를 피부와 몸에서 가져가기 때문이며, 이를 증발잠열이라고 합니다. 땀의 대부분은 물인데요, 물이 액체 상태에서 기체인 수증기로 변하려면 주변으로부터 상당한 양의 에너지를 흡수해야 합니다. 이 에너지를 기화잠열이라고 하는데, 물은 상온에서 약 2,400 J/g 정도의 큰 기화잠열을 가지고 있습니다. 과정을 순서대로 보면, 체온 상승 → 땀샘에서 땀 분비 → 피부 표면에 물이 퍼짐 → 물이 증발 → 증발에 필요한 열을 피부에서 흡수 → 피부 온도 감소 → 몸이 시원해짐이라는 과정이 일어납니다.

예를 들어 피부 표면에서 땀 1g(약 1mL)이 완전히 증발한다고 생각하면, 대략 2.4kJ 정도의 열에너지가 주변으로 이동할 수 있습니다. 땀이 많이 증발하면 그만큼 상당한 열을 몸에서 제거할 수 있는 것입니다. 그런데 여기서 중요한 것은 땀을 많이 흘리는 것과 땀이 많이 증발하는 것은 다르다는 점입니다. 예를 들어 습도가 낮은 더운 날에는 땀이 피부에 맺힌 뒤 빠르게 증발하며, 실제로 체온을 효과적으로 낮출 수 있습니다. 반대로 습도가 매우 높은 날에는 공기 중에 이미 수증기가 많기 때문에 땀이 잘 증발하지 않습니다. 그러면 땀은 피부에서 줄줄 흐르는데도 냉각 효과는 상대적으로 떨어집니다. 즉 같은 35℃라도 건조한 날보다 습도가 높은 날이 훨씬 더 덥고 답답하게 느껴질 수 있습니다. 땀을 흘리는 것 자체가 중요한 것이 아니라, 그 땀이 증발해야 냉각 효과가 제대로 발생하기 때문입니다. 감사합니다.