[2] 열의 이동방법, 열 발생 원리 및 열과 물질의 상태변화

2	열의 이동방법, 열 발생 원리 및 열과 물질의 상태변화

학습포인트

온열과 한랭의 특성과 인체에 미치는 영향을 이해하여야 하며, 열의 특성과 이동방법, 온도계와 온도 변환, 체온조절중추와 조절 방법, 온열과 한랭의 효과 등이 자주 출제된다.

1. 열의 이동방법

전도(conduction)	• 서로 접촉되어 있는 온도가 차이가 나는 두 부위 사이에서 분자의 운동에 의해 열의 이동이 일어나는 현상(열은 반드시 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동) • 열전도는 거리에 반비례, 온도차에 비례 예 거품욕, 회전욕, 파라핀욕, 온습포 등
대류(convection)	• 혈액, 공기, 물 등 유체가 한 덩어리가 되어 전체 움직임에 의해 일어나는 열 수송 기전 • 가열된 물질 자체가 이동하여 순차적으로 전체의 온도를 상승시키는 열의 이동방법 예 증기욕, 사우나
복사(radiation)	• 중간 매체를 통하지 않고 한 물체에서 다른 물체로 열의 전달이 공간을 통해서 직접 이동 예 적외선
증발	• 증발과 같이 액체상태에서 기체 상태로의 변하는 과정에서는 열에너지를 필요로 함 • 피부를 통해 열을 발산하는 가장 효과적인 방법 • 안정 시 체열손실의 약 25%는 호흡기 및 피부표면에서의 불감증발에 의해 이루어짐

2. 열 발생 원리

화학적인 열

• 화학적 작용에 의해 발생되는 열

• 인체에서 고유의 열 생산 근원으로 대사산물에 의해 열 생성이 이루어지는 과정

전기적인 열

• 전류의 흐름에 대항하는 분자들의 저항에 의해 나타남

• 전기광선욕, 단파심부투열, 파라핀, 줄의 법칙

기계적인 열

• 물리적 현상에 의한 것으로 어떤 물질의 내부에 존재하는 운동에너지가 열에너지로 전환되는 것

• 에너지의 변환을 일으키는 요인(충격, 압축, 마찰 등)

예 두 손을 비비면 따뜻함을 느끼는 것

3. 열과 물질의 상태변화

1) 물질의 상태

고체, 액체, 기체의 세 가지 상태로 구분. 수치료에서는 고체, 액체, 기체 모두 이용

고체

• 일정한 모양을 가지고 있으며 분자들이 매우 규칙적인 배열을 이룸

• 외력에 의해 쉽게 변형되지 않으며, 고체를 형성하는 분자들 사이에는 그 물체의 모양과 부피를 유지하는데 충분한 결합력(인력)이 작용(예 얼음)

액체

• 분자 사이의 인력이 고체보다 약하여 액체의 분자들은 고체의 경우보다 활발한 열운동을 함

• 분자들이 자유롭게 움직일 수 있으므로 그 모양이 쉽게 변함(예 물)

기체

• 액체에서보다 분자 간 거리가 더욱 먼 것. 분자 사이의 거리가 멀어서 인력이 거의 작용하지 않으며 분자는 모든 방향으로 자유롭게 운동, 다른 분자와 충돌하기도 함(예 수증기)

2) 물질의 상태 변화 시 나타나는 현상들

융해	• 고체상태에서 액체상태로 변화하는 물리적 과정(열을 빼앗음) ※ 녹는점: 고체가 액체 상태로 바뀌는 온도
응고	• 액체가 온도를 빼앗겨 분자간의 결속력이 강해지는 물리적 현상
증발	• 액체 표면의 원자나 분자가 끓는점 미만에서 액체가 기체로 변화하는 현상(기화) ※ 기화열: 액체가 기체로 변하면서 주위에서 빼앗는 열량
응결	• 공기가 이슬점 이하로 냉각되어서 포화상태가 되어 수증기가 물방울로 맺히는 현상
승화	• 고체가 액체상태를 거치지 않고 직접 기체로 변하거나 기체가 직접 고체로 변하는 현상 • 나프탈렌, 유황 등은 직접 고체의 표면에서 기화
비등	• 액체가 일정한 온도까지 상승하면 액체의 내에서 기포가 발생하고 이 기체가 액면에 떠올라서 증발하게 되는 현상 ※ 비등점: 액체 물질의 증기압이 외부 압력과 같아져 끓기 시작하는 온도(= 끓는점)

MEMORY

KEY

한랭과 온열의 특성과 인체에 미치는 영향을 이해하여야 하며, 열의 특성과 이동방법을 반드시 이해하고 있어야 한다.

다음 이론을 계속 학습하려면 로그인하세요.