물의 비열

물의 비열

■ 물의 비열이란? 

바삭바삭한 튀김 다들 좋아하시나요? 튀김을 하기 위해 기름을 불 위에 올려놓았을 때, 우리는 같은 양의 물을 데울 때보다 기름이 훨씬 빨리 더 높은 온도가 되는 것을 알 수 있습니다. 그 이유는 바로 기름의 비열이 물의 비열보다 더 작기 때문입니다.

비열

어떤 물질 1g의 온도를 1℃ 올리는 데 필요한 열량

비열은 물질의 고유한 특성이기 때문에 물질마다 비열이 다릅니다. 그리고 우리 주위에서 볼 수 있는 물질 중에 비열이 큰 것은 바로 물입니다. 그래서 물은 잘 데워지지도 않고 잘 식지도 않는 특성을 가지고 있습니다. 햇볕이 내리쬐는 바닷가를 생각해 볼까요? 뜨거운 모래사장은 발을 디디기조차 힘들지요. 하지만 그럴 때 물속으로 풍덩 뛰어들면 어떤가요? 모래사장보다 훨씬 시원하고 온도가 낮은 것을 느낄 수 있습니다. 바로 물과 모래의 비열 차이에서 비롯된 현상입니다. 물이 모래보다 비열이 훨씬 크기 때문에 같은 시간 동안 같은 온도로 열을 받아도 온도가 많이 오르지 않습니다. 그래서 물이 모래보다 더 시원하답니다.

▲ 육지보다 비열이 큰 물(출처: 에듀넷)

■ 여러 가지 물질의 비열 

물의 비열이 다른 물질들에 비해서 큰 이유는 물 분자가 극성을 띠고 있기 때문입니다. 물 분자에서 수소 원자는 전기적으로 +, 산소 원자는 전기적으로 - 전하를 띠고 있기 때문에 극성을 띱니다. 따라서 물 분자 간에는 당기는 힘인 인력이 강하게 나타나게 되고 결속력이 커집니다. 따라서 물의 온도를 높이기 위해서는 다른 물질에 비해 많은 열이 필요하게 되는 것입니다. 여러 가지 물질의 비열을 살펴봅시다.

■ 비열의 차이 

이러한 물과 비열의 관계 덕분에 바닷물로 일교차를 줄일 수 있습니다. 모래사장과 바닷물의 비교처럼 사막과 바닷가를 생각해 봅시다. 사막은 비도 거의 오지 않는 건조 기후이고 물을 찾아볼 수가 없습니다. 따라서 한낮과 한밤중의 기온차가 약 30~80℃까지 난답니다. 즉, 일교차가 매우 크지요. 반면, 바다에서는 물의 비열이 굉장히 크기 때문에 일교차가 거의 나지 않고 사막에 비해 일정한 온도를 유지한답니다.

우리나라에서도 물의 비열 때문에 내륙지방과 해안지방의 일교차가 차이가 있으며 내륙 산간지방이 해안지방보다 일교차가 더 크고, 한낮에는 덥고 밤에는 추운 기후를 가지고 있습니다.

▲ 우리나라 기온의 일교차(출처: 에듀넷)

또한 이런 비열의 차이 때문에 낮에는 해풍이 불고 밤에는 육풍이 분답니다. 이러한 해안가와 육지의 온도 차이로 인해 발생하는 바람을 해륙풍이라고 합니다. 낮에는 비열이 큰 바다보다 땅의 온도가 더 쉽게 높아져서 육지의 공기가 따뜻해지고 따뜻해진 공기는 상승합니다. 그러면 바다에서 육지로 빈 공간을 채우기 위해서 바람이 부는 것이지요. 이것이 해풍입니다. 반면, 밤에는 육지의 기온은 금방 내려가고 비열이 큰 바다는 여전히 따뜻하지요. 그래서 바다 위의 공기가 상승하고 그 빈 공간을 채우기 위해서 육지에서 바다 쪽으로 바람이 붑니다. 이것이 육풍입니다.

▲ 해륙풍의 원리(출처: 에듀넷)

비열의 예는 지리적인 측면뿐만 아니라 우리 주위에서도 살펴볼 수 있습니다. 대표적인 예가 우리 몸이랍니다. 사람의 몸은 67% 이상이 물로 이루어져 있습니다. 우리가 36.5℃의 체온을 항상 유지할 수 있는 이유가 바로 67% 이상의 물 때문입니다.

그럼 마지막으로 비열을 이용한 퀴즈! 남극과 북극 중 어디가 더 추울까요? 바로 남극이 더 춥답니다. 북극은 대부분이 바다로 이루어져 있어서 비열이 크기 때문에 남극보다 따뜻하답니다. 같은 극지방인데 참 신기하지요?

▲ 남극과 북극(출처: 에듀넷)

[자료출처: 에듀넷]