보온병의 작동 원리는 무엇일까? 보온의 원리

보온병의 원리

 

 

인간은 가장 좋을 때 꽤 반대일 수 있다. 추울 때, 우리는 몸을 녹이고, 더울 때, 우리는 식히고 싶어합니다. 그것은 우리가 생존하기 위해 36.5도 정도의 체온을 일정하게 유지해야 하는 온혈 동물이기 때문입니다. 보온병은 이 점에서 사람과 약간 비슷합니다. 그들은 물건을 일정한 온도로 유지하는 것을 좋아합니다. 만약 여러분이 뜨거운 음료수를 넣는다면, 그들은 그것들을 뜨겁게 유지시켜주고, 여러분이 차가운 음료수를 넣는다면, 그들은 그것들을 시원하게 유지시켜줍니다. 단순하고 깔끔하며 효과적입니다. 하지만 정확히 어떻게 작동합니까?

열이 이동하는 방법

열은 전도, 대류, 그리고 복사라고 불리는 세 가지 다른 방법으로 우리 세계를 움직이는 에너지의 한 종류입니다. 만약 여러분이 뜨거운 것을 만지면, 열은 여러분과 뜨거운 물체 사이에 직접적인 관계가 있기 때문에 여러분의 몸으로 곧장 흐릅니다. 열 전도는 물건이 닿을 때만 일어난다.

그러나 대류는 직접 접촉할 필요 없이 발생할 수 있다. 선풍기 히터를 켜면 뜨거운 공기가 그릴을 통해 방으로 들어온다. 뜨거운 공기는 차가운 공기보다 밀도가 낮아서 위로 올라간다. 선풍기 히터에서 뜨거운 공기가 올라오기 시작하면, 선풍기는 차가운 공기를 밀어내야 합니다. 그래서 여러분의 방 천장 근처의 더 시원한 공기는 길을 비켜주기 위해 바닥 쪽으로 다시 움직입니다. 곧, 눈에 보이지 않는 컨베이어 벨트의 일종인 온난화, 상승기류, 하강기류 냉각기가 나타나면서 점차 실내가 따뜻해집니다. 열이 이런 식으로 움직일 때, 움직이는 액체나 가스를 사용하여 한 곳에서 다른 곳으로 이동할 때, 우리는 그것을 대류라고 부릅니다. 냄비에 수프를 데우는 것도 대류를 이용하는 또 다른 방법이다.

 

방사선은 전도 및 대류와는 다시 약간 다르다. 물체가 뜨거울 때, 그들은 빛을 발산합니다. 그것이 캠프파이어가 빨간색, 주황색, 그리고 노란색으로 빛나는 이유입니다. 이것은 뜨거운 물체에 있는 원자들이 불에서 여분의 열 에너지를 얻었을 때 "흥분"되고 불안정해지기 때문이다. 불안정하기 때문에, 원자들은 빠르게 정상 상태로 돌아간다 - 그리고 그들이 가지고 있던 에너지를 빛으로 발산한다. (빛에 관한 긴 글에서 어떻게 그리고 왜 이런 일이 일어나는지에 대해 더 읽어보라.) 때때로 우리는 원자가 만들어내는 빛을 볼 수 있고 때로는 그렇지 않다. 만약 그들이 만들어내는 빛이 우리 눈에 보이지 않을 정도로 너무 빨갛다면, 그것은 적외선 방사라고 불리며, 우리는 그것을 보기보다는 열로 느낍니다. 뜨거운 물체에 손을 대지 않아도(그래서 전도가 없다), 열을 운반할 공기나 액체도 없다(그래서 대류가 없다)는 액체도 없다(그래서 대류가 없다). 방사선은 내부에 진공이 있는 유리로 둘러싸여 있음에도 불구하고 오래된 스타일의 백열등에서 열이 나는 것을 느낄 수 있는 이유를 설명합니다.

커피가 식는 이유
당신이 방금 뜨거운 커피 포트를 만들었다고 가정해보자. 차가워지기 전에 빨리 마셔야 한다는 걸 잘 아시겠지만, 왜 차가워지는 거죠? 끓는 물은 온도가 100°C인 반면, 실온은 날씨와 난방 여부에 따라 15-25°C가 될 가능성이 더 높습니다. 여러분의 음료에 있는 물은 방보다 훨씬 더 뜨겁기 때문에, 열은 커피 포트에서 주변으로 빠르게 흐릅니다. 커피포트가 테이블이나 작업대 위에 서 있기 때문에 열은 바로 아래로 흘러서 그 방향으로 사라집니다. 냄비 바로 위 및 주변의 모든 공기는 그것에 의해 따뜻해지고 움직이기 시작할 것이고, 그래서 대류에 의해 더 많은 열이 손실될 것이다. 그리고 일부 열도 방사선에 의해 손실될 것이다.

 

커피 한 잔이 전도, 대류, 복사의 세 가지 열전달 메커니즘을 통해 어떻게 냉각되는가
여러분의 커피는 전도, 대류, 그리고 방사선의 혼합을 통해 식습니다.

전도, 대류, 그리고 방사선이 합쳐지면 뜨거운 커피는 한 시간도 안 되어 차갑고 비참하고 역겨운 것으로 변할 것이다. 만약 여러분이 커피를 뜨겁게 유지하기를 원한다면, 여러분은 전도, 대류, 그리고 방사선이 일어나는 것을 멈출 필요가 있습니다. 그리고 커피를 보온병에 넣음으로써 그렇게 할 수 있습니다.

 

보온병 작동 방식
보온병은 초절연 주전자와 약간 비슷하다. 대부분의 버전은 내부 챔버와 외부 플라스틱 또는 금속 케이스를 사이에 진공을 두고 두 층의 유리로 분리한다. 유리는 보통 반사 금속층으로 안감되어 있다. 깨지지 않는 플라스크는 유리를 없앤다. 대신, 그들은 진공과 반사층을 사이에 둔 두 개의 스테인리스강을 가지고 있다. 위에는 꽉 끼는 나사 고정 마개도 있습니다.