단열 팽창에서 주변과 열을 주고 받지 않는 이유
단열 팽창 : 공기가 주변과 열을 주고받지 않고 팽창하는 현상
이 뜻에 따르면 주변과 열을 주고 받지 않아야 합니다
그런데 온도가 높다면 주변과 열을 주고 받아야 정상 아닌가요?
단열 팽창에서 주변과 열을 주고 받지 않고 단열 되는 원리가 궁금합니다.
안녕하세요. 전승훈 과학전문가입니다.
단열팽창은 물체가 열출입 없이 팽창할 때 나타나는 현상으로 갑자기 부피가 커지는데, 자체 에너지가 소모되므로 온도가 내려 가는 것입니다. 단열압축은 그 반대로 온도가 올라갑니다.
예를 들면, 구름이 생성되는 원리와 관련있습니다.
지면의 공기가 따뜻해지면 밀도가 작아져서 위로 상승합니다. 상승할수록 기압이 낮아지므로 공기는 팽창하구요. 팽창을 할 때 주위로부터 열을 받을 수 있다면 온도변화가 없지만 열을 받을 수 없으면 팽창하면서 밖으로 해준 일만큼 공기에서 에너지가 없어지므로 온도가 내려가는 것입니다.
급하게 공기가 상승하는 저기압의 경우에는 이 효과가 더 두드러져 공기의 온도가 이슬점 이하로 떨어집니다. 그러면 공기 중에 포함하고 있던 수증기가 물로 바뀌면서 구름을 생성하는 원인이 되는 것이지요.
한편, 헬륨 등 가스를 액화하는 데는 가스의 단열팽창과 자유팽창을 이용합니다.
도움이 되시면 좋겠네요.
만족스러운 답변이었나요?간단한 별점을 통해 의견을 알려주세요.단열 팽창에서 공기가 주변과 열을 주고 받지 않는 이유는, 단열 조건이 만족되어 열 전달이 일어나지 않기 때문입니다. 단열 조건이란, 열전달을 막는 절연체로 둘러싸여 있거나, 열전도율이 0에 가까운 매질에서 일어납니다. 이 경우, 팽창하는 공기의 온도와 압력이 변하면서 일어나는 열 전달이 막혀져서, 주변과 열을 주고 받지 않고 팽창이 일어납니다. 이러한 원리는 단열 벽이나 단열재를 사용한 열설계에 적용됩니다.
만족스러운 답변이었나요?간단한 별점을 통해 의견을 알려주세요.안녕하세요. 임세진 과학전문가입니다.
공기에서 열이 전달되는 시간보다 팽창하는 데 더 짧게 걸리면,
즉, 열 전달 속도보다 팽창 속도가 더 빠르면 단열 팽창이 됩니다.
완벽한 단열이라는 것은 실제로 찾기 힘들겠죠..
감사합니다.
만족스러운 답변이었나요?간단한 별점을 통해 의견을 알려주세요.안녕하세요. 김태경 과학전문가입니다.
단열인 상태에서 팽창이 일어나는 것을 단열 팽창이라합니다
단열되는것은 외부에서 그렇게 만들어줘서 그런것이고 단열팽찬은 열에의한 것이 아니라 기압에 의한 것 입니다
만족스러운 답변이었나요?간단한 별점을 통해 의견을 알려주세요.안녕하세요. 백대균 과학전문가입니다.
단열팽창과 단열압축은 열을 가하지 않고 팽창과 압축이 일어난다는 뜻입니다. 어떤 용기에서 열을 가하면 기체가 팽창하게 되는데, 그렇지 않고 열을 전혀 가하지 않는 상태에서 팽창이 일어난다는 뜻입니다. 공기가 하늘로 상승할 때 열을 전혀 가하지 않는 상태로 상승하면 팽창이 일어나고 기온이 하강합니다. 즉, 어떤 장치나 시스템에서 열을 전혀 주지 않고, 압축하거나 팽창하는 것을 단열압축, 단열팽창이라고 합니다. 물론 실제로 미세하게 열은 전달되지만 무시할 수 있습니다.
예를 들어 실내에서 주사기 입구를 막고 압축시키면 주사기 실린더와 피스톤으로 열 출입은 거의 무시할 정도로 작으므로 단열압축이 발생합니다. 반대로 주사기를 가만히 고정시키고 열만 가하면 공기가 압축되어 가열압축이 발생합니다. 또한 주사기 입구를 막고 피스톤을 뒤로 당기면 단열팽창이 일어납니다.
만족스러운 답변이었나요?간단한 별점을 통해 의견을 알려주세요.안녕하세요. 장용석 과학전문가입니다.
단열팽창이란게 이론적으로 사전적 의미로만 주변과 열을 주고 받지 않고 팽창한다는 것입니다. 일종의 가정이고 실제로는 일어날 수 없는 특수한 상황이라고 생각하시면 됩니다. 실제로는 완벽한 단열이란 있을 수 없으므로 열이 이동을 하긴 하는데 이론적으로 계산을 쉽게 하기 위해 완벽히 단열이 되었다고 가정한 것입니다.
만족스러운 답변이었나요?간단한 별점을 통해 의견을 알려주세요.안녕하세요. 이상현 과학전문가입니다.
완벽한 단열팽창은 이상적인 상황에서만 가능한 일입니다.
사람들이 보통 말하는 단열팽창은 이상적인 상황에 거의 근접한 상황을 이야기하는데요.
단열성질이 강한 단열재들의 경우를 보면 외부 열에너지변화에 영향을 상당히 덜받고 온도변화가 느리다는 특징이 있습니다.
즉, 단열재에 의해 안과 밖을 구분짓는 공간을 만들 수 있습니다.
단열재에 의해 나뉘어진 공간 만큼은 열 교환이 없는 단일팽창의 조건을 만들 수 있습니다.
감사합니다.
만족스러운 답변이었나요?간단한 별점을 통해 의견을 알려주세요.단열 팽창 : 공기가 주변과 열을 주고받지 않고 팽창하는 현상
-> 이렇게 가정한 후에 과학적인 분석을 하는 것입니다.
공기의 에너지를 설명하는 공식인 PV = nRT에서 T(온도)를 고정시켰다고 보시면 됩니다.
실제로 열교환이 없다면, 내부 에너지 감소로 인해 기온이 떨어집니다.
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