열은 주변 온도와 인식 된 "차가운"및 "뜨거운"액체의 온도 차이 때문에 차가운 액체를 식히는 데 더 효과적인 것으로 보입니다. 열 에너지가 전달됩니다 핫 액체 중에서 전달되는 것보다 더 빠르게 차가운 액체로.
학교 시절에 점심으로 돌아가는 것을 기억할 수 있습니까? 나를 위해, 내 점심 가방에는 땅콩 버터와 젤리 샌드위치, 사과, 칩스 가방 및 실내 온도 카프리 선이 들어 있습니다. 나는 여전히 가방에서 열을 꺼내고 따뜻한 수프를 굽히거나 얼음처럼 차가운 주스를 마시기 시작하는 아이들을위한 부러움을 아직도 기억합니다. 내 음식은 모두 같은 온도 인 경향이 있었고, 부모님은 나에게 열을 사지 않기를 거부했고, 내가 그것을 잃을 것이라고 주장했다 (아마도 옳았다).
.써모스의 명백한 마법은 몇 년 동안 저를 당황하게했지만, 나는 또한 다양한 열을 좋아하는 친구들로부터 흥미로운 사실을 배웠습니다. 요컨대, 열전 운동은 뜨거운 액체를 뜨겁게 유지하는 것보다 차가운 액체를 차갑게 유지하는 것이 좋습니다. 그 이유는 무엇입니까?
thermos 란 무엇입니까?
복잡성을 이해하기 전에 주제에 대한 명확한 아이디어를 얻기 위해 열량을 광범위하게 살펴 보겠습니다. Thermos는 진공이 특징 인 이중 벽 디자인 덕분에 액체를 뜨겁거나 차갑게 유지할 수있는 용기입니다.
더 공식적으로 진공 플라스크로 알려진이 발명은 19 세기 말부터 제임스 데 와르 (James Dewar) 경이 그의 극저온학 연구 과정에서 우연히 발견 한 이래로 존재 해 왔습니다. Dewar는 서로 안에 두 개의 황동 플라스크를 놓고 목에 합류했습니다. 열에서 두 플라스크 사이에 갇히게 된 공기는 제거되거나 대피 할 수있어 공간 내부에서 진공 청소기가 생길 수 있습니다.
.열 전달을 용이하게하기 위해 공기가 없으면 내부 플라스크에 배치 된 액체는 외부 조건으로부터 분리되어 온도를보다 효과적으로 유지할 수 있습니다. 이것은 열망의 열망 버전 이었지만 부분 진공 상태 만 제공했지만 큰 돌파구였습니다.
기본적으로, 열량에 김이 나는 뜨거운 수프 또는 빙냉 물을 흡입하든, 내부 플라스크를 둘러싼 진공 거품은 온도를 장기간 안정적으로 유지합니다. 시장에서 가장 좋은 열전 운동은 2 일 동안 품목을 차갑거나 뜨겁게 유지하고 액체가 아이스 인 경우 최대 10 일까지 주장합니다! 서모스 효율은 수년에 걸쳐 확실히 개선되었지만 사람들은 여전히 열전달과 직접 관련된 주장 인 워밍업 전에 액체가 차가워지고 있다고 주장합니다. .
열전달
에너지는 원자와 분자의 진동 운동에 의해 생성 되며이 에너지는 전달 될 수 있습니다. 이 에너지 전달이 온도 차이의 결과로 발생하면 열 에너지 라고합니다. . 온도가 다르면 열 에너지가 뜨거운 물체에서 차가운 물체로 흐릅니다.
위에서 언급 한 바와 같이, 진공 플라스크는 외부 환경과 열 전달 사이의 열 전달을 방지하거나 최소화 할 수 있습니다. 이것이 왜 중요합니까? 열 전달은 열 공학 및 열역학의 핵심 부분이기 때문에 우주 전체에서 발생합니다! 열 전달은 물체 사이에서 열 에너지가 전달되는 방법입니다. 대류 스토브이든 물 냄비, 행성을 가열하는 태양 또는 마시멜로를 따뜻하게하는 캠프 파이어!
열량과 외부 환경의 내용물에 관해서는 진공 층에 의해 열 전달이 상당히 지연됩니다. 뜨거운 수프로 채워진 경우 내부 플라스크의 열 에너지는 공간의 더 차가운 가스 분자를 가열하려고 시도한 다음 열 에너지를 외부 플라스크 벽과 외부 환경 온도로 전달할 수 있습니다.
그러나 진공 공간에는 가스가 없으므로 열 에너지의 전달이 쉽게 발생하지 않습니다. 마찬가지로, 내부 플라스크에 얼음물이 채워지면 외부 환경의 따뜻함이 플라스크를 따뜻하게하지만 열 에너지를 내부 플라스크 벽으로 전달할 공기 분자는 없으므로 차가운 물은 차갑게 유지됩니다!
.그래서 왜 열량이 더 차가워지는 데 더 나은 것을 더 잘하는가?
열 전달과 관련하여 두 물체 사이의 온도 차이가 클수록 에너지가 뜨겁다에서 추위로 더 빨리 전달됩니다. 뜨겁고 추위에 대한 우리의 인식은 또한이 질문에서 고려해야 할 중요한 것입니다. 실내 온도는 화씨 약 70도 (21 섭씨)라고 생각하십시오. 물은 화씨 32도 (섭씨 0 섭씨)에서 얼고 화씨 212도 (100 Celsius)에서 끓습니다.
(사진 크레딧 :Katya123UA/Shutterstock)
따라서 실온과 빙냉 음료의 열의 차이는 실내 온도와 스토브에서 뜨거운 수프의 열의 차이보다 훨씬 작습니다. 이제 써모스는 완벽하지 않으며 약간의 열이 점차 손실됩니다. 예를 들어 열을 열 때마다 상당한 양의 열 전달이 발생합니다 (즉, 커피가 식거나 물이 따뜻해집니다). 그러나 온도의 더 큰 차이로 인해 커피와 냉각기 공기 사이에 더 많은 양의 에너지가 전달됩니다. 온도의 작은 차이로 인해 냉수와 따뜻한 공기 사이에서 적은 양의 에너지가 전달됩니다.
이것은 인간의 인식이 작용하는 곳입니다. 우리는 물의 온도 변화보다 커피의 온도 변화를 더 잘 알게 될 것입니다. 결과적으로, 대중의 의견은 열전 운동이 물건을 따뜻하게 유지하는 것보다 차갑게 유지하는 것이 더 좋지만 열 에너지가 전달되는 비율에 따라 온도 스펙트럼의 양쪽 끝에서 열량은 똑같이 효율적입니다.
최종 단어
열전 운동이 따뜻한 것보다 차갑게 유지하는 데 더 효과적인 이유는 온도 변화에 대한 우리의 인식 때문입니다. 뜨거운 액체 (즉, 커피와 수프)는 실온보다 상당히 뜨겁고 차가운 음료는 실온에 훨씬 가깝습니다. 열 전달이 발생함에 따라, 우리는 뜨거운 액체가 변화함에 따라 열 에너지의 차이를 더 잘 알고 있습니다. 실망을 피하는 좋은 방법은 열 에너지가 움직일 수있는 기회를 갖기 전에 처음으로 열 자마자 열 내용을 소비하는 것입니다!
