온수는 금속 뚜껑이 유리 병보다 빠른 속도로 확장되어 유리 병에서 금속 뚜껑을 제거하는 데 도움이됩니다. 이것은 금속 뚜껑과 유리 병 사이에 간격이 생겨서 결국 뚜껑이 열리게됩니다.
금속 뚜껑은 유리 항아리보다 빠른 속도로 팽창하여 금속 뚜껑과 유리 항아리 사이에 간격이 형성됩니다. 이 간격은 뚜껑이 항아리에서 팝업 될 때까지 금속 뚜껑이 팽창함에 따라 자랍니다.
식기 타월을 사용하십시오. 칼을 사용하십시오. 카운터에 두드리십시오. 손을 사용하십시오! 인터넷은 금속 뚜껑이 달린 완고한 유리 병을 열는 방법에 대한 팁으로 가득합니다. 그러나 약간의 과학과 뜨거운 물은 특별한 일을하는 노력을 절약 할 수 있습니다. 뚜껑이 열려 있습니다. Voila!
열 팽창 뜨거운 물 아래에서 항아리를 달릴 때 일어나는 일입니다. 그러나 프로세스는 어떻게 작동합니까?
열 팽창
대부분의 재료는 고온에서 확장되고 저온에서 수축합니다. 열에 노출 될 때 재료가 확장되는 현상은 열 팽창으로 알려져 있습니다. .
재료 내부
모든 재료는 원자로 알려진 기본 빌딩 블록으로 구성됩니다. 수백만 개의 원자가 분자를 구성하고 물질은 그러한 많은 분자로 구성됩니다. 고체에서, 이들 분자는 결정 구조로 알려진 특정 패턴으로 배열된다. 그것들은 분자간의 매력 력으로 알려진 강한 매력의 결과로 구조 내에서 단단히 고정됩니다. . 결정 구조 내에서 분자는 고정 위치 내에서 지속적으로 진동합니다.
가열 효과
열은 신체에서 높은 온도에서 낮은 온도에서 신체로 전달되는 내부 에너지입니다. 이 프로세스는 열 에너지 전달 라고도합니다 . 물질이 가열되거나 뜨거운 물과 같은 공급원으로부터 열을 받으면 재료의 분자는이 열 에너지를 흡수합니다.
열 에너지는 카페인이 인간에게하는 일을 분자에게 수행합니다. 이전에 고정 된 위치에 대해 진동했던 분자는 이제이 추가 에너지로 위아래로 튀어 오르기 시작합니다. 따라서 모든 분자는 이제 이러한 에너지 진동을 수용하기 위해 이전보다 더 많은 공간을 차지하여 재료가 팽창하게됩니다.
.결정 구조의 효과
금속은 조직화 된 결정 구조를 가지고 있으며, 이는 금속의 원자와 분자가 특정 위치를 차지한다는 것을 의미합니다. 따라서 열은 전체 재료에 대해 더 균등하게 분포되어 균일 한 속도로 팽창 할 수 있습니다. 반면에, 유리는 취성입니다. 유리의 결정 구조는 다수의 작은 원자 주머니와 분자로 구성되어 매우 무작위로 배열된다. 이 조직화 된 배열은 비정질 구조 로 알려져있다 그리고 재료에 열 에너지가 골고루 분포되는 것을 방지하는 장애물 코스처럼 작용합니다.
왼쪽 :정렬 된 결정질 구조, 오른쪽 :무질서한 비정질 구조
(편집 된 이미지, 원본 출처 :Cdang/Wikimedia Commons)
금속 뚜껑 대 유리 항아리
금속 뚜껑과 유리 병은 다른 양의 열 에너지를 흡수하여 다른 속도로 확장됩니다. 열이 좋은 지체 인 금속은 온수에서 열 에너지를 더 쉽게 흡수 할 수 있습니다. 반면에 유리는 열의 나쁜 도체 인 열 에너지를 흡수 할 수 없습니다. 당연히 금속 뚜껑과 유리 병은 결과적으로 다른 속도로 확장됩니다.
열 에너지 전달이 반드시 물질의 전달을 포함하는 것은 아닙니다. 뜨거운 물이 항아리 위로 흐르고 있지만 금속 뚜껑이나 유리 병은 물을 흡수하지 않습니다. 그들은 물이 그와 함께 운반하는 열 에너지 만 흡수합니다.
금속 뚜껑은 유리 항아리보다 빠르게 확장됩니다 (이미지 출처 :Pixabay)
가열시 재료가 확장 될 수있는 정도를 나타내는 양은 열 팽창 계수로 알려져 있습니다. . 일반적으로 항아리 뚜껑을 만드는 데 사용되는 알루미늄은 섭씨 학위 당 23 × 10 × 6의 열 팽창 계수를 갖습니다. 이것은 알루미늄이 온도가 1도 섭씨로 올라갈 때마다 원래 치수의 0.000023 배 씩 확장되었음을 의미합니다! 반대로, 유리는 섭씨 당 9 × 10-6의 열 팽창 계수가 있으며, 이는 알루미늄보다 훨씬 낮습니다.
예상 한 바와 같이, 금속 뚜껑은 유리 병보다 빠른 속도로 확장되어 금속 뚜껑과 유리 항아리 사이에 간격이 형성됩니다. 이 간격은 뚜껑이 항아리에서 팝업 될 때까지 금속 뚜껑이 팽창함에 따라 자랍니다.
열 팽창의 다른 예
에펠 탑은 열 팽창의 전형적인 사례입니다 (이미지 출처 :Pixabay)
- 에펠 탑은 전적으로 단철로 만들어졌습니다. 당신은 이것을 알지 못할 수도 있지만, 타워는 그 안에 철의 열 팽창으로 인해 매년 여름마다 약 6 인치 높이를 얻습니다!
- 아니요, 집은 잊혀지지 않았습니다. 뜨거운 물이 파이프가 팽창하기 때문에 파이프는 때때로 따뜻한 샤워를 할 때 삐걱 거리는 소리를냅니다. 파이프는 물이 식히면 수축되어 뚜렷한 삐걱 거리는 소리가 발생합니다.
- 치과 충전물은 종종 치통을 줄 수 있습니다. 뜨거운 물건을 소비하면 금속 충전재는 치아 법랑질보다 빠른 속도로 팽창하여 치아 민감성과 잠재적 불편 함을 유발합니다. .
