보온병은 어떠한 원리로 냉기와 온기를 유지하나요?

Question

과학적으로 냉기와 온기의 온도를 유지시키는 보온병은 어떠한 원리로 에너지를 보전해서 유지시키는 지가 궁금합니다. 알려주세요.

탈퇴한 사용자 · Accepted Answer

안녕하세요. 이영준 과학전문가입니다.보온병의 벽은 이중벽의 구조로 되어있는데 이 이중벽의 사이는 진공으로 되어있어 보온병안의 내용물이 외부로부터 열이나 냉기를 빼앗기지 않게 하기때문에 온도가 유지됩니다

탈퇴한 사용자 · Answer

보온병은 이중구조로 되어 있습니다.내부용기와 외보용기의 사이에 공간이 있고 열전도를 최소화하기위해 진공상태로 만들어 줍니다.또 내부용기에서 열을 내 보내지 않게 하기 위해 내측에는 은도금을 합니다.  은은 열을 반사시키는 성질이 있기 때문입니다.

위대한거북이239 · Answer

제대로 만든 보온병이라면 내부에 진공 층이 있습니다.따라서 열 전달이 잘 이루어지지 않아 보온 보냉 효과가 뛰어납니다.하지만 이 진공이 완벽하게 보존될 수 없어 보통 3년 정도의 수명을 가지게 됩니다.

정철 박사 · Answer

안녕하세요. 정철 과학전문가입니다.보온병의 원리는 열손실을 최소화하기 때문입니다.이 열손실을 최소화하기위해 가장 중ㅈ요한부분이 내부에 존재하는 진공층입니다. 이 진공층으로 인해 열손실이 적어저 뜨거운물은  뜨거운상태로 차가운물은 차가운 상태로 유지되는것입니다

호탕한개미핥기272 · Answer

안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.보온병의 보온 보냉 효과는 보온병 외부와 내부의 열교환을 차단함으로써 얻을 수 있는 효과입니다. 보온병을 툭툭 쳐보시면 안이 비어있다는 느낌이 드실겁니다. 그 부분을 진공으로 두거나 열 전도성이 낮은 물체를 채워 넣음으로써 내외부의 열교환을 거의 0으로 만들죠. 그래서 보온, 보냉 효과를 볼 수 있는 원리입니다.

탈퇴한 사용자 · Answer

안녕하세요. 조윤하 과학전문가입니다.온도가 변한다는 것은 어떤 의미인가? 를 이해하셔야 합니다.​이것은 고등학교에서 물리2 과목을 공부하시면 알 수 있는데요.​물체의 온도라는 것은 어떤 물체가 가지고 있는 열량과 관계있습니다.​정확한 물체의 내부 및 외부 온도는 대학교에 진학한 후 '열역학'을 공부하시면 알 수 있고, 고등학교 수준에서는 그냥 '열량'이 높으면 온도가 높다고 이해합시다.​즉, 열량이 높으면 온도가 높다. 이것은 온도가 낮아지기 위해서는 열량이 낮아져야 한다는 뜻이겠죠?​따라서, 온도가 떨어진다는 것은 물체가 가진 열량이 감소한다는 것을 의미하고 우리는 이것을 '열교환'이라고 합니다.​다시 본론으로 들어가서 그렇다면 왜 초등학교에서 한 실험인 보온병을 만들면 찬 물체는 차갑게, 따뜻한 물체는 따뜻한 상태로 오래 보존되는 걸까요?​먼저, 보온병을 단순히 3~5시간 정도가 아니라 20시간 이상 그대로 방치해 둡시다. 그렇다면 그 내부에 있는 물체의 온도는 그대로 보존되었을까요? 처음보다 상당히 식고, 미지근해지게 되는 것을 알 수 있습니다.​즉, 보온병은 먼저 '열교환'이 완전히 차단된 것이 아니라는 것을 알 수 있겠네요.​대신, 물체를 밖에 내놓을 때보다 훨씬 더 늦게 미지근해지는 것인데, 이것으로부터 '보온병이란 물체의 온도 변화를 느리게 하는 것이다' 라고 할 수 있겠죠.​​따라서, 이 보온병의 원리란 결국 '물체의 열교환을 느리게 하는 방법'으로 귀결됩니다.​그렇다면 물체의 열교환이란? 물체가 다른 물체(또는 다른 물체들로 구성된 하나의 환경)와 열교환 하는데는 세가지 방법이 있습니다.​복사, 전도, 대류가 바로 그것이죠.​복사는 단순히 빛만으로 많은 에너지를 방출해야 하기에 보온병의 사례와 맞지 않고, 대류는 열을 순환할 많은 유체(기체 또는 액체)가 필요하기에 맞지 않습니다.​따라서 보온병의 사례는 전도에 의해 열이 보존된다고 할 수 있고, 이 전도에 의해 열교환이 일어나는 것은 열교환에 참여하는 물체들의 표면 온도 차이와 전도 매개체 물질의 비열의 곱에 비례합니다.​즉 표면 온도 차이는 상온과 현재 보온병에 담긴 물체의 온도가 되고, 보온병이 다른 일반 물체들과 다른 것은 이 매개체 물질의 '열전도상수'가 있습니다.​'열전도상수'는 물질마다 다른 고유값으로, 물질을 이루고 있는 원자들의 이동에 따라 열이 전해지는데, 원자들이 열을 받아도 그것이 잘 전달되지 않아 열교환이 활발하게 일어나지 않고, 이는 결국 열교환에 참여하는 물체들의 열이 적게 변화하게 되는 것입니다.​좀 더 알아보고 싶다면 고등학교 물리2 과목을 참조하시기 바랍니다.감사합니다.

하얀도화지113 · Answer

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.열의 복사를 막기 위해 보온병은 은으로 도금되어 복사되는 열를 반사해서 (거울면에서 빛이 반사하는 것처럼) 내부로 다시 되돌아오게 하는 역할을 합니다.​복사에 의해 방출되는 열을 줄이기 위해 은도금을 합니다.

유망한황로76 · Answer

안녕하세요. 배진호 과학전문가입니다.보온병은 이중구조로 되어있습니다.외부용기와 내부용기 사이에는 진공상태로 되어있고요열의 전도는 고체에서가 기체보다 더 잘일어나는데요매개체가 없는 진공일때는 전도가 되지않아 열손실이 적어집니다

화학

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보온병은 어떠한 원리로 냉기와 온기를 유지하나요?