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| <2019-12-01 격주간 제914호> |
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| [알쏭달쏭과학이야기] ‘하~’할 때와 ‘호~’할 때 입김 온도가 다르다? |
입모양을 오므리고 ‘호~’하고 불면 찬 바람이 나오는데, 입을 벌린 채 ‘하~’하고 불면 따뜻한 바람이 나오는 걸 경험해 봤을 것이다. 같은 입김이라도 온도가 달라지는 것은 왜 그런 것일까?
이 의문에 대한 답을 알기 위해서는 ‘단열팽창’을 먼저 이해할 필요가 있다. 단열팽창이란 외부와 열 교환 없이 물체의 부피가 늘어나는 현상을 말한다. 부피가 팽창하게 되면 그 안의 기체 분자는 활동할 수 있는 공간이 넓어지게 되는데 상대적으로 작은 공간에서 운동하던 기체 분자들은 넓은 공간으로 오면서 더 많은 활동을 하게 되며, 이때 기체의 운동에너지는 기체가 갖고 있던 열에너지가 전환되면서 발생하게 된다.
기체의 열에너지가 운동에너지로 전환되는 현상은 ‘열역학 제1법칙’으로 설명이 된다. 열역학 제1법칙은 에너지 보존의 법칙으로, 에너지는 스스로 소멸되거나 생성되지 않고 들어온 만큼 나간다는 법칙이다. 즉, 들어오는 에너지 없이 어떤 에너지가 증가했다면 그 차이만큼 다른 내부에너지가 감소한다는 원리다.
‘호~’하고 바람을 불면 작은 입안에 있던 공기가 갑자기 넓은 세상에 나오면서 부피가 팽창하게 된다. 부피가 큰 밖으로 나온 공기는 더 많은 운동을 하게 되고 이로 인해 내부에너지가 감소하기 때문에 온도가 떨어지게 된다.
반대로 입을 크게 벌리고 ‘하~’하고 바람을 불 때는 부피 팽창이 갑작스럽게 일어나지 않기 때문에 기온 변화가 크지 않다.
정동욱 기자 just11@4-h.or.kr
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