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열에 대한 물의 반응 2)
james (211.♡.20.57)
11-10-26 00:00
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140년 전에 발굴된 도시 폼페이를 뒤로하고 쏘렌토로 가기 위해 폼페이 기차역에서 한 컷~ 우리나라 여느 기차역과 다를바가 없죠?
열에 대한 물의 반응 2)
이 때문에 온도와 열을 측정하는 단위는 다르게 되며, 온도는 섭씨, 화씨, 랭킨으로 주로 측정되고, 또한 켈빈으로도 측정되나, 이에 반해 열은 칼로리 또는 BTU(영국열량단위)로 측정되고, 칼로리는 1그램의 물을 섭씨 1도 올리는데 필요한 열의 양을 말하며, BTU는 1파인트(약 1파운드)의 물을 화씨 1도 올리는데 필요한 열의 양이고, 큰 질량의 물체는 높은 온도를 가진 작은 질량의 물체에 비해 더욱 많은 총열량(칼로리 또는 BTU)을 가집니다.
물의 극성분자로서의 특성들 이외에도 물은 밀도가 더 크기 때문에 열을 더 많이 흡수하며, 밀도는 한 부피(유니트) 당 질량을 측정하는 것으로, 부피가 같은 두 개의 물질의 무게를 측정했을 때, 더 무거운 것이 더 밀도가 큰 것이며, 예를 들어 1리터의 물(민물)은 1킬로그램의 무게를 가지고 같은 부피의 공기는 1.3그램의 무게를 가집니다. 그러므로 물의 밀도와 같게 하려면 공기는 약770배(책에는 대게 800배)나 더 밀도가 필요하게 되어(0.0013kg x 770 = 1.0kg), 또는 피트식으로 이야기하면 1 입방피트의 물이 약 62.4 파운드이고, 1 입방피트의 공기는 약 0.081 파운드이며, 그러므로 물의 밀도와 같게 하려면 공기는 약 770배의 밀도가 더 높아야 합니다(0.081 x 770 = 62.37).
물은 하나의 물질에서 다른 물질로 열을 전달할 때 세 가지 방법을 이용하는데, 이 중 두 가지는 수중 세계에 관련이 많습니다.
1) 전도(Conduction)는
직접적인 접촉을 통한 열의 전달을 말하며, 뜨거운 커피 속에 넣어둔 티스푼이 그 예로, 스푼을 커피 잔에 넣을 때 스푼의 손잡이는 차갑지만 곧바로 잡기에 뜨거워 지고, 이것은 커피에 잠긴 스푼 부분에 커피분자의 열에너지가 재빨리 이동하기 때문이며, 그리고 커피에 잠긴 스푼의 뜨거워진 분자들이 그 에너지를 핸들 쪽으로 전달하기 시작하여 결국 스푼 전체의 온도가 비교적 동일해지게 됩니다. 이런 방법으로 열을 쉽게 전달하는 물체를 열전도가 잘되는 물체를 좋은 전도체(conductor)라고 합니다.
공기가 열을 전도하여 우리는 춥게 느낄 수 있지만 대부분의 물질에 비교하면 공기는 좋은 절연체(insulator) 열전도를 저항하는 물질이며, 이 때문에 드라이 슈트가 웨트슈트 보다 체온유지를 시켜주는 것으로, 여러분의 몸을 둘러싼 드라이 슈트 내피 안에 공기를 가두어 절연하게 되고, 이에 비해 물은 훌륭한 전도체이자 공기보다 20배나 효과적입니다. 물은 공기보다 더 많은 열을 보유할 수 있는 것뿐 아니라 열을 더욱 빨리 전도시키며, 이 때문에 우리는 아주 따뜻한 물에서 다이빙하는 경우를 제외하고 웨트슈트가 필요하게 되는 것입니다.
2) 대류(Convection)는
유체를 통해 열전도가 일어나는 것을 가리키며, 유체는 액체와 기체를 포함하여 흐르는 물질을 말하고, 유체가 가열되면 밀도가 약해지고 위로 뜨는 경향을 가지며, 위로 뜰 때 차가운 유체는 그 자리를 채우기 위해서 아래로 이동하고, 이와 같은 움직임이 지속적으로 이루어지면 그 유체가 둘러싼 것으로부터 열을 빼앗아 열 전도 보다 빠른 열 이동을 발생시키며, 웨트슈트 없이 차가운 물에서 다이빙을 한다고 가정해 보면, 여러분의 피부는 피부와 접촉한 물을 데워서 밀도를 약하게 하고 위쪽으로 이동하게 하고, 이로써 차가운 물이 그 자리를 채워 여러분의 몸에 닿게 되어 이 싸이클은 지속되게 됩니다. 이 때문에 여러분이 정지해 있고 조류가 없는 상태라 할지라도 항상 차가운 물이 우리의 몸에 접촉하게 되는 것으로 전도(Conduction)에 비해 전도율이 낮습니다.
3) 복사(Radiation)는
열 이동이 전자기파를 통해 이루어지는 것을 말하며, 이 같은 열은 태양 또는 난로로부터 느낄 수 있고, 복사 형태로 된 열은 다이버에게 수중에서 가장 적게 영향을 미치나 수중에도 존재합니다. 스쿠바몰에서 촬영용으로 사용되는 고도의 수중 비디오 라이트는 아주 강해서 라이트의 몇 센치미터 범위 안에 손을 가져다 대면 복사된 열을 느낄 수도 있습니다.
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참고문헌: Instructor Manual(PADI)
The Encyclopedia of Recreational Diving(PADI)
Diving Knowledge Workbook(PADI)
Divemaster Manual(PADI)
스쿠바몰(그린피스) 코스디렉터 강 정훈
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