물리 복사랑 대류랑 이해가안되요

Question

문과에서넘어온 물리종잔데오늘 ebs중학특강 보는데복사대류설명하는데개념이해는갔는데문제에서  왜 난로옆에 손을 대면 복사죠?위든옆이든 둘다 대류아닌가요??둘다 공기라는 매질이있잖아요..ㅠㅠㅠㅠㅠㅠㅠㅠㅠㅠㅠㅠㅠ중학교물리도이해몬하겠네

AnyThing · Accepted Answer

음 일단 리플 남겨 볼게요. 정확한거는 아니니까 밑에 물리 굇수 분들이 도와 주실꺼에요.
불에서 같은 거리에 떨어진 손이라도 불 바로 위에 더 따뜻한 것을 느낄 수 있어요. 그 이유는 공기가 불에 의해 가열되어 팽창하고 주변 공기보다 가벼워 위쪽으로 올라가 손에 닿기 때문이에요.
복사는 단순이 대류와 달리 고온에서 저온으로 전자기파 형태로 직접 에너지가 전달되는것으로 알고 있습니다.

나카렌 · Answer

흐를 수 없는 물질에서는 물질의 뜨거운 부분이 차가운 부분보다 격렬하게 진동합니다. 당구공, 또는 동전으로 직접 해 보면 알 수 있겠지만 같은 질량인 두 물체가 충돌하면 빠르게 움직이던 물체가 충돌 뒤에 천천히 움직이고, 반대로 천천히 움직이는 물체는 충돌 뒤 빠르게 움직입니다. 그렇다면, 흐를 수 없는 물질의 어떤 부분이 뜨거웠다면, 충돌 등을 통해서 격렬한 진동이 퍼져 나갈 겁니다. 그것이 바로 열(에너지)의 전달이고, 이러한 과정이 전도입니다.

한편 흐를 수 있는 물질에서는 뜨거운 물질은 격렬하게 움직이다 보니 팽창하고(같은 수의 사람이 교실에서 수업을 들을 때가 모여 있던가요, 아니면 운동장에서 열심히 축구를 하고 있을 때가 모여 있던가요?), 결국 가벼워져서 뜨고, 가벼운 물질은 반대로 무거워져서 가라앉습니다. 그렇다고 한 곳에 물질이 계속 쌓이지는 않지요. 그러려면 돌고 도는 "순환"이 일어나야 합니다. 그러면서 물질이 섞이고, 그러면서 열(에너지)이 전달될 수 있습니다. 이것이 대류입니다.

그런데, 위에서 본 방법은 진동의 전달이나 순환처럼 에너지가 보통의 물질을 통해서 이동하는 방법입니다. 그런데, 열 에너지 자체가 "직접" 이동할 수 있습니다. 이 때는 빛의 형태를 가지고 이동하게 되는데, 이것이 복사입니다. 그렇기에 복사는 아무것도 없는 진공을 통과해 올 수도 있고, 공기나 물 등의 물질을 통과해서 올 수도 있습니다. 예를 들면 태양에서 만들어진 에너지가 지구로 올 때도 거의 진공인 우주 공간을 통과하여 오는데, 이 때에도 열의 전달 방법은 복사입니다. 그 다음에 대기권 속에서 전달될 때에는 공기를 통과해서 오고 있지만 여전히 복사이고요. (대류권에서는 복사와는 별도로 대류도 일어납니다. 그래서 대류권이고, 이를 통해 구름도 생기고 날씨도 있고...) (복사에 대해서 좀 더 디테일한 연구도 오래 전에 진행되었었고, 그러면서 많은 것이 밝혀집니다. 빛의 에너지는 파란색 쪽일수록 많다는 것, 그렇기에 뜨거운 물체일수록 파란색 계통의 빛이 나온다는 것 등등등.)

그렇다면 문제에서 (가)는 확실하겠네요. (다)는 불 바로 근처의 공기가 불에 의해 뜨거워져서 위로 떠오르게 되고, 그걸 손이 느끼는 것으로 보입니다. 그렇기에 흐를 수 있는 공기가 뜨거워져서 가벼워지고 뜨게 되는 현상, 대류에 의해 열이 전달된 것이라고 할 수 있겠습니다. 반면 (나)는 대류라고 하기에는 애매하지요. 뜨거워진 공기가 오른쪽으로 가야 할 이유는 특별히 없어 보이니까요. 그리고 대류가 일어난다면, 뜨거워진 공기가 위로 떠오르기 때문에 주변의 공기가 가운데로 모여들면서 빈 자리를 채우게 됩니다. 그러면 열이 전달될 수 없겠지요. 그런데도 분명 우리의 경험상 손을 옆에 두면 따뜻합니다. 공기는 희박하니까 전도로 전달될 수도 없을 거고요.(그래서 이중창이 있는 겁니다. 창문 하나만 있으면 창문으로 열이 전도되지만 두 개의 창문을 두고 그 사이에 공기를 두면 전도가 잘 안 일어나지요.) 그렇다면 남는 건 복사뿐입니다. 뜨거운 불에서 나오는 빛을 통해 열에너지가 전달된 것이지요. 그래서 (나)가 복사에 의한 것입니다.

물리 복사랑 대류랑 이해가안되요

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