대기권에 진입하는 우주선이 뜨거워 지는게 공기와의 마찰열로 알고 있었는데 공기 압축으로 인한 거라네요. 이게 무슨뜻인가요?
우주선이 대기권에 재진입하는경우 엄청나게 뜨거워지기때문에 우주선외부에는 뜨거운걸 견딜수있는 재료로 만들잖아요. 저는 당연히 엄청 빠른 속도로 인한 공기의 마찰열로 인해 뜨거워지는줄 알았는데 그게 아니라 공기의 압축으로 인한 열발생이라고 하더라구요. 그런데 공기 압축과 열발생의 관계가 어떤건지 모르겠어요. 공기 압축을 한다고 왜 열이 발생하나요?
안녕하세요. 김경욱 과학전문가입니다.
대기권에 진입하는 우주선이 뜨거워지는 원리는 기체 역학적인 현상으로 설명됩니다. 대기권 상층의 기체 분자들은 매우 희박하기 때문에 열전도나 대류에 의한 열 손실이 거의 없으며, 우주선과 충돌한 기체 분자의 운동에너지는 우주선의 열에너지로 전환됩니다.
우주선이 대기권 진입 시에는 속도가 매우 빠르기 때문에 공기 압축으로 인한 열이 발생합니다. 이 열은 우주선의 외부에 있는 대기권과 마찰을 일으키며, 우주선 표면에 열을 전달합니다. 이때 발생하는 열은 우주선 표면 온도를 높여, 우주선이 뜨거워지게 됩니다.
특히, 우주선의 전면 부분은 대기권의 기체 분자와 많은 부딪침을 일으키기 때문에 가장 뜨거워집니다.
안녕하세요.
공기의 온도는 공기 분자의 평군 운동에너지와 비례합니다.
공기가 압축되면 공기분자의 움직임이 더 빨라지면서 온도가 증가하게 되고 이것을 압축열 이라고 합니다.
큰 주사기 구멍을 손가락으로 막은뒤 최대한 밀어 압축한체 유지해보고 주사기를 만쳐보면
전보다 약간 따뜻해지는 것을 느낄 수도 있을겁니다.
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안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다. 공기 압축을 하면, 공기 분자들이 좁은 공간에 밀집되면서 서로의 운동 에너지가 증가하게 됩니다. 이러한 운동 에너지 증가로 인해 공기 분자들이 충돌하며 열이 발생하게 됩니다. 이를 압축 열이라고 합니다.
압축 열은 압축 과정에서 발생하는 열이므로, 압축이 끝나면 온도가 상승합니다. 이러한 원리는 공기 압축기나 냉장고, 에어컨 등의 장비에서 이용되며, 이들에서는 공기를 압축하여 열을 발생시켜 작동 원리를 유지합니다.
반대로, 공기를 팽창시키면 압축 열의 역효과로 냉각이 일어나게 됩니다. 이를 팽창 냉각이라고 합니다. 이러한 원리는 압축 공기를 이용한 공기 압축기나, 냉장고나 에어컨에서 냉매 압축 후 팽창하는 작업에서 이용됩니다.
