에너지의 吸收흡수와 放出방출

◁ 酸산과 鹽基염기 ｜ 生態系생태계와 環境환경 ▷

■ 10統통科과2-01-05: 生活생활 周邊주변에서 에너지를 吸收흡수하거나 放出방출하는 現象현상을 찾아 에너지의 吸收흡수 放出방출이 우리 生活생활에 어떻게 利用이용되는지 討議토의할 수 있다.

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에너지의 出入출입

系계와 周圍주위

物質물질이 變변할 때는 언제나 에너지가 함께 움직입니다. 장작이 타면 뜨거워지고, 冷却냉각팩을 누르면 차가워지며, 땀이 마르면 시원해집니다. 이런 現象현상을 다룰 때는 우리가 關心관심을 두는 對象대상을 系계, 그 바깥의 모든 것을 周圍주위라고 나누어 생각합니다. 系계가 周圍주위로 에너지를 내보내는 過程과정을 放出방출, 周圍주위에서 에너지를 받아들이는 過程과정을 吸收흡수라 합니다.

에너지는 새로 생기거나 사라지지 않으므로, 系계가 放出방출한 에너지는 周圍주위가 고스란히 받고, 系계가 吸收흡수한 에너지는 周圍주위가 그만큼 잃습니다. 손난로가 따뜻한 것은 손난로 속 物質물질이 에너지를 放出방출해 손이 그 에너지를 받기 때문이고, 冷却냉각팩이 차가운 것은 팩 속 物質물질이 에너지를 吸收흡수하느라 피부와 周邊주변 空氣공기에서 熱열을 빼앗기 때문입니다. 우리가 '뜨겁다'와 '차갑다'로 느끼는 것은 結局결국 에너지가 어느 方向방향으로 흐르느냐입니다.

熱量열량과 溫度온도

溫度온도와 熱量열량은 다른 量양입니다. 溫度온도는 物體물체를 이루는 粒子입자의 平均평균 運動운동 에너지가 얼마나 큰지를 나타내고, 熱量열량은 溫度온도 差차 때문에 옮겨 간 에너지의 量양을 나타냅니다. 같은 溫度온도의 물이라도 한 컵의 물과 浴槽욕조를 가득 채운 물이 품은 에너지는 다릅니다.

어떤 物質물질 1 g의 溫度온도를 1 ℃ 올리는 데 必要필요한 熱量열량을 比熱비열이라 합니다. 물의 比熱비열은 約약 4.2 J/(g·℃)로 周邊주변의 다른 物質물질에 비해 매우 큽니다. 質量질량 $m$인 物質물질의 溫度온도가 $\Delta T$만큼 變변했다면 그 物質물질이 주고받은 熱量열량 $Q$는 다음과 같습니다.

여기서 $c$는 比熱비열입니다. 물의 比熱비열이 크다는 것은 같은 熱열을 받아도 溫度온도가 잘 오르지 않고, 한 番번 데워지면 잘 식지 않는다는 뜻입니다. 海岸해안 地方지방의 氣溫기온 變化변화가 內陸내륙보다 작고 사람의 體溫체온이 쉽게 變변하지 않는 것도 물의 이런 性質성질 德分덕분입니다.

熱量열량 測定측정

反應반응에서 出入출입하는 熱量열량은 熱量計열량계로 잽니다. 學校학교에서는 스타이로폼 컵 두 個개를 겹친 簡易간이 熱量計열량계를 흔히 씁니다. 스타이로폼은 熱열을 잘 傳전하지 않으므로, 컵 속 물에 物質물질을 넣었을 때 생기는 溫度온도 變化변화는 거의 全部전부 그 反應반응의 에너지 出入출입 때문이라고 볼 수 있습니다.

例예를 들어 물 100 g에 어떤 固體고체를 녹였더니 溫度온도가 20 ℃에서 26 ℃로 올랐다면, 물이 얻은 熱量열량은 $4.2 \times 100 \times 6 = 2520$ J, 곧 約약 2.5 kJ입니다. 이 熱열은 固體고체가 녹으면서 放出방출한 것입니다. 溫度온도가 내려갔다면 같은 方法방법으로 計算계산한 熱量열량만큼 固體고체가 물에서 熱열을 吸收흡수한 것입니다. 簡易간이 熱量計열량계는 컵과 溫度計온도계가 吸收흡수하는 熱열, 컵 밖으로 새는 熱열을 無視무시하므로 實際실제 값보다 작게 測定측정되는 傾向경향이 있습니다.

食品식품이 품은 에너지도 같은 原理원리로 잽니다. 食品식품을 酸素산소가 가득 찬 密閉밀폐 容器용기 안에서 完全완전히 태우고, 그 容器용기를 둘러싼 물의 溫度온도 上昇상승으로 放出방출된 熱量열량을 計算계산합니다. 다만 우리 몸은 먹은 것을 모두 消化소화·吸收흡수하지 못하므로, 食品식품 包裝포장에 적힌 熱量열량은 이렇게 태워서 잰 값이 아니라 炭水化物탄수화물과 蛋白質단백질은 1 g當당 4 kcal, 脂肪지방은 1 g當당 9 kcal처럼 實驗실험으로 정해 둔 換算환산 係數계수에 營養영양 成分성분의 量양을 곱해 計算계산한 값입니다. 營養영양 表示표시에 쓰는 kcal는 물 1 kg의 溫度온도를 1 ℃ 올리는 熱量열량으로, 約약 4.2 kJ에 該當해당합니다.

化學화학 反應반응과 에너지

發熱발열 反應반응과 吸熱흡열 反應반응

化學화학 反應반응 가운데 周圍주위로 熱열을 放出방출하는 反應반응을 發熱발열 反應반응, 周圍주위에서 熱열을 吸收흡수하는 反應반응을 吸熱흡열 反應반응이라 합니다. 發熱발열 反應반응이 일어나면 周圍주위의 溫度온도가 올라가고, 吸熱흡열 反應반응이 일어나면 周圍주위의 溫度온도가 내려갑니다.

物質물질은 저마다 化學화학 에너지를 품고 있습니다. 反應物반응물이 품은 에너지가 生成物생성물보다 크면 그 差차만큼 에너지가 남아 周圍주위로 放出방출되고, 生成物생성물이 품은 에너지가 더 크면 그 差차만큼 周圍주위에서 에너지를 끌어와야 反應반응이 進行진행됩니다. 메테인이 탈 때와 葡萄糖포도당이 呼吸호흡으로 分解분해될 때 放出방출되는 에너지는 다음과 같습니다.

光合成광합성은 呼吸호흡의 逆方向역방향 反應반응으로, 葡萄糖포도당 1 mol을 만들려면 約약 2800 kJ의 에너지를 吸收흡수해야 합니다. 植物식물은 이 에너지를 햇빛에서 얻습니다. 光合成광합성으로 吸收흡수한 에너지가 有機物유기물에 貯藏저장되었다가 呼吸호흡으로 다시 放出방출되는 셈이어서, 두 反應반응은 生態系생태계의 에너지 흐름에서 들어오는 門문과 나가는 門문 구실을 합니다. 두 反應반응에서 일어나는 電子전자의 移動이동은 「酸化還元」에서 다루었습니다.

化學화학에서는 壓力압력이 一定일정한 條件조건에서 物質물질이 가진 에너지를 나타내는 量양을 엔탈피 $H$라 하고, 反應반응에서 出入출입하는 熱열을 生成物생성물과 反應物반응물의 엔탈피 差차로 나타냅니다.

發熱발열 反應반응은 生成物생성물의 엔탈피가 反應物반응물보다 낮으므로 $\Delta H < 0$이고, 吸熱흡열 反應반응은 $\Delta H > 0$입니다. 符號부호를 系계의 立場입장에서 붙이기 때문에, 周圍주위가 熱열을 얻는 發熱발열 反應반응이 오히려 陰數음수가 된다는 點점에 注意주의해야 합니다. 앞의 메테인 燃燒연소는 $\Delta H \approx -890\ \mathrm{kJ}$, 光合成광합성은 葡萄糖포도당 1 mol當당 $\Delta H \approx +2800\ \mathrm{kJ}$로 쓸 수 있습니다. 化學화학 反應式반응식 옆에 $\Delta H$를 함께 적은 式식을 熱化學열화학 反應式반응식이라 하며, 反應式반응식의 係數계수를 두 倍배로 하면 $\Delta H$도 두 倍배가 되고 反應반응을 거꾸로 쓰면 符號부호가 바뀝니다.

이 關係관계를 그림으로 나타낸 것이 에너지 圖表도표입니다. 세로軸축에 엔탈피를 잡고 왼쪽에 反應物반응물, 오른쪽에 生成物생성물의 높이를 그리면, 發熱발열 反應반응은 오른쪽이 낮고 吸熱흡열 反應반응은 오른쪽이 높습니다. 두 높이의 差차가 $\Delta H$입니다. 다만 反應物반응물에서 生成物생성물로 곧장 내려가거나 올라가는 것이 아니라, 그 사이에 넘어야 할 언덕이 있습니다. 이 언덕의 높이가 뒤에서 볼 活性化활성화 에너지이며, 發熱발열 反應반응이라도 이 언덕을 넘을 에너지가 주어져야 反應반응이 始作시작됩니다. $\Delta H$는 反應반응이 얼마나 많은 熱열을 내거나 吸收흡수하는지를, 活性化활성화 에너지는 反應반응이 얼마나 쉽게 始作시작되는지를 알려 주는 서로 다른 量양입니다. 平衡평형이 溫度온도에 따라 어느 쪽으로 移動이동하는지를 判斷판단할 때도 이 $\Delta H$의 符號부호를 씁니다(「化學 平衡의 移動」).

化學화학 結合결합과 에너지

反應반응에서 에너지가 出入출입하는 根本근본 理由이유는 化學화학 結合결합에 있습니다. 原子원자와 原子원자 사이의 結合결합을 끊으려면 에너지를 넣어야 하고, 原子원자들이 새로 結合결합할 때는 에너지가 나옵니다. 化學화학 反應반응은 反應物반응물의 結合결합이 끊어지고 生成物생성물의 結合결합이 새로 생기는 過程과정이므로, 두 에너지 가운데 어느 쪽이 큰지에 따라 發熱발열과 吸熱흡열이 갈립니다.

水素수소가 탈 때를 例예로 들어 보겠습니다. 1 mol의 結合결합을 끊는 데 必要필요한 에너지는 H–H 結合결합이 約약 436 kJ, O=O 結合결합이 約약 498 kJ, O–H 結合결합이 約약 463 kJ입니다.

이 反應반응에서는 H–H 結合결합 2 mol과 O=O 結合결합 1 mol이 끊어지고, 물 分子분자 2 mol 안에 O–H 結合결합 4 mol이 새로 생깁니다. 끊는 데 드는 에너지는 $2 \times 436 + 498 = 1370$ kJ, 새 結合결합이 생기며 나오는 에너지는 $4 \times 463 = 1852$ kJ이므로, 差차인 約약 480 kJ이 熱열로 放出방출됩니다. 새로 생기는 結合결합이 끊어지는 結合결합보다 더 단단하면 發熱발열 反應반응, 더 弱약하면 吸熱흡열 反應반응이 됩니다.

燃料연료가 '에너지를 품고 있다'는 말은 그래서 燃料연료 分子분자 自體자체가 에너지 덩어리라는 뜻이 아니라, 燃料연료와 酸素산소가 만나 더 安定안정한 二酸化炭素이산화탄소와 물이 될 때 結合결합 에너지의 差차가 크다는 뜻입니다. 酸素산소가 없는 宇宙우주 空間공간에서 石炭석탄은 燃料연료가 되지 못합니다.

活性化활성화 에너지

發熱발열 反應반응이라고 저절로 始作시작되는 것은 아닙니다. 종이는 空氣공기 中중에서 타면 많은 熱열을 내지만, 책상 위의 종이가 갑자기 불붙지는 않습니다. 反應반응이 일어나려면 反應物반응물의 結合결합이 먼저 느슨해지거나 끊어져야 하는데, 여기에 必要필요한 最小限최소한의 에너지를 活性化활성화 에너지라 합니다. 성냥을 그어 불을 붙이는 것은 종이에 活性化활성화 에너지를 넣어 주는 일입니다. 一旦일단 反應반응이 始作시작되면 放出방출되는 熱열이 이웃한 分子분자에 活性化활성화 에너지를 대 주므로 불은 저절로 번져 갑니다.

觸媒촉매는 活性化활성화 에너지를 낮추어 反應반응을 빠르게 하는 物質물질입니다. 우리 몸의 酵素효소도 觸媒촉매의 一種일종으로, 體溫체온 程度정도의 낮은 溫度온도에서도 葡萄糖포도당을 段階的단계적으로 分解분해해 에너지를 조금씩 꺼내 쓸 수 있게 합니다. 葡萄糖포도당을 한꺼번에 태우면 熱열만 나오지만, 呼吸호흡은 그 에너지를 여러 段階단계로 나누어 生命생명 活動활동에 쓸 수 있는 形態형태로 貯藏저장합니다.

吸熱흡열 反應반응은 왜 일어나는가

물이 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르듯, 에너지를 放出방출하는 發熱발열 反應반응이 저절로 일어나는 것은 直觀的직관적으로 理解이해하기 쉽습니다. 그런데 冷却냉각팩처럼 周圍주위의 熱열을 빼앗으며 저절로 일어나는 吸熱흡열 過程과정도 있습니다. 이런 過程과정에서는 에너지 面면에서는 損害손해를 보지만 粒子입자들이 더 自由자유롭게 흩어지는 方向방향으로 變化변화가 일어납니다. 固體고체 結晶결정 속에 規則的규칙적으로 묶여 있던 이온이 물속으로 흩어지거나, 固體고체가 氣體기체를 내놓는 反應반응이 그런 例예입니다. 自然자연의 變化변화는 에너지가 낮아지는 方向방향과 粒子입자가 흩어지는 方向방향이라는 두 傾向경향의 結果결과로 정해지며, 이를 定量的정량적으로 다루는 것은 化學화학 選擇선택 科目과목의 內容내용입니다.

狀態상태 變化변화와 에너지

潛熱잠열

物質물질이 固體고체·液體액체·氣體기체 사이에서 狀態상태를 바꿀 때도 에너지가 出入출입합니다. 粒子입자들 사이에는 서로 끌어당기는 힘이 作用작용하는데, 固體고체에서 液體액체로, 液體액체에서 氣體기체로 바뀌려면 이 引力인력을 이겨 粒子입자 사이를 벌려야 하므로 에너지를 吸收흡수해야 합니다. 거꾸로 氣體기체가 液體액체로, 液體액체가 固體고체로 바뀔 때는 粒子입자들이 다시 끌어당겨 모이면서 그만큼 에너지를 放出방출합니다.

얼음을 계속 加熱가열하면 0 ℃에서 얼음이 다 녹을 때까지 溫度온도가 오르지 않고, 100 ℃에서 물이 다 끓을 때까지 다시 溫度온도가 오르지 않습니다. 이 동안 넣어 준 熱열은 粒子입자의 運動운동을 빠르게 하는 데가 아니라 粒子입자 사이의 引力인력을 끊는 데 쓰이기 때문입니다. 溫度온도 變化변화 없이 狀態상태 變化변화에 쓰이는 熱열을 潛熱잠열, 곧 '숨은 熱열'이라 부르는 理由이유입니다. 물의 融解熱융해열은 1 g當당 約약 334 J, 100 ℃에서의 氣化熱기화열은 1 g當당 約약 2260 J입니다. 물 1 g을 0 ℃에서 100 ℃까지 데우는 데 드는 熱열이 約약 420 J이므로, 물을 끓여 없애는 데는 데우는 데보다 다섯 倍배 넘는 熱열이 듭니다. 液體액체 分子분자를 하나하나 떼어 내어 氣體기체로 만드는 데 그만큼 많은 에너지가 든다는 뜻입니다.

生活생활 속의 潛熱잠열

땀은 몸이 氣化熱기화열을 利用이용하는 方法방법입니다. 皮膚피부 위의 땀이 蒸發증발하면서 몸에서 熱열을 빼앗아 가는데, 땀 1 g이 蒸發증발할 때 約약 2.4 kJ의 熱열을 가져갑니다. 濕度습도가 높은 날 더 덥게 느껴지는 것은 空氣공기 中중에 이미 水蒸氣수증기가 많아 땀이 잘 蒸發증발하지 않기 때문입니다. 한여름 마당이나 道路도로에 물을 뿌리면 시원해지는 것, 釉藥유약을 바르지 않은 土器토기 항아리에 담은 물이 시원하게 유지되는 것도 같은 原理원리입니다. 이런 항아리는 겉面면의 微細미세한 구멍으로 물이 조금씩 배어 나와 蒸發증발하면서 안의 물을 식힙니다.

放出방출되는 潛熱잠열을 利用이용하는 例예도 있습니다. 봄철 서리가 내릴 것으로 豫報예보되면 果樹園과수원에 밤새 물을 뿌리기도 합니다. 꽃눈에 묻은 물이 얼면서 凝固熱응고열을 放出방출하므로, 얼음이 덮인 꽃눈은 0 ℃ 안팎에 머물러 그보다 낮은 氣溫기온으로부터 保護보호됩니다. 얼리기 위해 물을 뿌리는 逆說的역설적인 方法방법입니다.

大氣대기 中중에서 水蒸氣수증기가 凝結응결하며 放出방출하는 潛熱잠열은 구름과 颱風태풍을 키우는 에너지원이기도 한데, 이 흐름은 「太陽 에너지와 에너지 轉換」에서 다루었습니다.

冷藏庫냉장고와 에어컨

冷藏庫냉장고와 에어컨은 氣化기화와 液化액화를 되풀이해 熱열을 옮기는 裝置장치입니다. 管관 속을 도는 冷媒냉매는 낮은 壓力압력에서 쉽게 氣化기화하는 物質물질입니다.

1. 冷藏庫냉장고 안쪽의 管관에서 液體액체 冷媒냉매가 氣化기화하며 冷藏庫냉장고 안의 熱열을 吸收흡수합니다.
2. 氣體기체가 된 冷媒냉매를 壓縮機압축기가 눌러 壓力압력과 溫度온도를 높입니다.
3. 冷藏庫냉장고 바깥쪽의 管관에서 높은 壓力압력의 冷媒냉매가 液化액화하며 熱열을 바깥 空氣공기로 放出방출합니다.
4. 液體액체 冷媒냉매가 좁은 管관을 지나며 壓力압력이 낮아진 뒤 다시 안쪽으로 들어갑니다.

冷藏庫냉장고 뒷面면이나 에어컨 室外機실외기에서 더운 바람이 나오는 것은 안에서 吸收흡수한 熱열을 밖으로 버리기 때문입니다. 冷藏庫냉장고는 熱열을 없애는 것이 아니라 낮은 곳에서 높은 곳으로 퍼 올리는 펌프인 셈입니다. 같은 裝置장치를 거꾸로 돌리면 바깥의 熱열을 안으로 옮기는 暖房난방이 되는데, 이를 熱열펌프라 합니다. 熱열펌프는 電氣전기 에너지를 熱열로 直接직접 바꾸는 것이 아니라 바깥의 熱열을 옮겨 오는 것이므로, 들어간 電氣전기 에너지보다 몇 倍배 많은 熱열을 室內실내에 供給공급할 수 있습니다.

氷蓄熱빙축열과 潛熱잠열 蓄熱축열 材料재료

潛熱잠열은 에너지를 貯藏저장하는 데도 쓰입니다. 氷蓄熱빙축열 冷房냉방은 電力전력 需要수요가 적고 料金요금이 싼 밤에 電氣전기로 얼음을 얼려 두었다가, 낮에 그 얼음이 녹으며 吸收흡수하는 熱열로 建物건물을 식히는 方式방식입니다. 一定일정한 溫度온도에서 많은 熱열을 吸收흡수하거나 放出방출하는 潛熱잠열의 性質성질을 利用이용하면, 電力전력 使用사용을 時間帶別시간대별로 고르게 나눌 수 있습니다.

같은 原理원리로 特定특정 溫度온도에서 녹고 어는 物質물질을 壁體벽체나 衣類의류에 넣은 潛熱잠열 蓄熱축열 材料재료도 開發개발되어 있습니다. 낮에 더우면 녹으며 熱열을 吸收흡수하고, 밤에 식으면 굳으며 熱열을 放出방출해 室內실내 溫度온도의 變化변화를 줄입니다.

溶解용해와 에너지

物質물질이 물에 녹을 때도 에너지가 出入출입합니다. 이온 結晶결정이 물에 녹으려면 結晶결정 속의 이온을 떼어 내야 하므로 에너지를 吸收흡수해야 하고, 떨어져 나온 이온이 물 分子분자에 둘러싸이는 水和수화 過程과정에서는 에너지를 放出방출합니다. 두 에너지 가운데 어느 쪽이 큰지에 따라 溶解용해가 發熱발열이 되기도 하고 吸熱흡열이 되기도 합니다.

冷却냉각팩은 窒酸질산암모늄이나 尿素요소 같은 固體고체와 물이 膜막으로 나뉘어 들어 있는 製品제품입니다. 팩을 세게 눌러 膜막을 터뜨리면 固體고체가 물에 녹으며 周圍주위의 熱열을 吸收흡수해 팩이 차가워집니다. 冷藏庫냉장고 없이도 卽席즉석에서 차갑게 만들 수 있어 運動운동 中중 負傷부상의 應急응급 處置처치에 쓰입니다.

鹽化염화칼슘은 겨울철 除雪劑제설제로 쓰입니다. 鹽化염화칼슘이 눈과 얼음 表面표면의 물에 녹으면서 熱열을 放出방출하고, 녹은 溶液용액은 純粹순수한 물보다 낮은 溫度온도에서 얼기 때문에 눈이 녹습니다. 다만 鹽化物염화물은 道路도로 周邊주변의 植物식물과 土壤토양, 車輛차량과 橋梁교량의 鐵筋철근을 腐蝕부식시키는 問題문제가 있습니다.

生活생활 속 에너지 出入출입의 利用이용

熱열을 내는 製品제품

손난로에는 두 種類종류가 있습니다. 흔들어 쓰는 一回用일회용 손난로는 鐵철가루가 空氣공기 中중의 酸素산소와 反應반응해 녹슬면서 내는 熱열을 利用이용하는데, 이 原理원리는 「酸化還元」에서 다루었습니다.

再使用재사용할 수 있는 손난로는 아세트산나트륨 溶液용액의 凝固熱응고열을 씁니다. 아세트산나트륨은 뜨거운 물에는 많이 녹지만 차가운 물에는 적게 녹습니다. 뜨겁게 녹인 溶液용액을 조용히 식히면, 녹을 수 있는 量양보다 많은 物質물질이 녹아 있는 過飽和과포화 狀態상태가 됩니다. 이 不安定불안정한 溶液용액 속의 金屬板금속판을 꺾어 작은 衝擊충격을 주면 結晶결정이 생기기 始作시작해 瞬息間순식간에 溶液용액 全體전체가 굳으며, 이때 凝固熱응고열이 放出방출되어 50 ℃ 안팎으로 따뜻해집니다. 굳은 손난로를 끓는 물에 넣어 다시 녹이면 처음 狀態상태로 돌아가므로 여러 番번 쓸 수 있습니다. 끓는 물에서 吸收흡수한 熱열을 過飽和과포화 溶液용액 속에 貯藏저장해 두었다가 必要필요할 때 꺼내 쓰는 것입니다.

火氣화기 없이 데우는 發熱발열 도시락과 野戰야전 食糧식량은 물을 부으면 熱열을 내는 發熱體발열체를 씁니다. 代表的대표적인 것이 酸化산화칼슘, 곧 生石灰생석회입니다.

마그네슘 合金합금 가루가 소금물과 反應반응하며 熱열을 내는 發熱體발열체도 있습니다. 어느 쪽이든 反應반응이 빠르고 熱열이 많이 나므로 피부에 닿지 않도록 해야 하고, 마그네슘 發熱體발열체는 反應반응 中중에 水素수소 氣體기체가 나오므로 密閉밀폐된 곳에서 쓰지 않아야 합니다.

熱열을 빼앗는 反應반응

水酸化수산화바륨 結晶결정과 鹽化염화암모늄 固體고체를 비커에 넣고 저으면, 두 固體고체가 反應반응하며 周圍주위의 熱열을 强강하게 吸收흡수해 비커 바깥 溫度온도가 零下영하로 내려갑니다. 젖은 나무판 위에 비커를 올려 두면 비커 바닥과 나무판 사이의 물이 얼어 비커가 나무판에 달라붙을 程度정도입니다. 固體고체 두 가지가 섞이면서 물과 氣體기체인 암모니아가 생기는 反應반응으로, 粒子입자가 흩어지는 方向방향의 變化변화가 에너지의 損害손해를 이기고 저절로 일어나는 吸熱흡열 反應반응의 例예입니다.

熱열을 넣어 物質물질을 바꾸는 産業산업

吸熱흡열 反應반응은 熱열을 넣어 願원하는 物質물질을 얻는 데 쓰입니다. 石灰石석회석의 主成分주성분인 炭酸탄산칼슘을 높은 溫度온도로 加熱가열하면 酸化산화칼슘과 二酸化炭素이산화탄소로 分解분해됩니다.

이 反應반응은 시멘트 製造제조의 核心핵심 段階단계입니다. 反應반응에 必要필요한 높은 溫度온도를 얻기 위해 많은 燃料연료를 태우고, 反應반응 自體자체에서도 二酸化炭素이산화탄소가 나오므로 시멘트 産業산업은 溫室온실 氣體기체 排出배출이 많은 産業산업으로 꼽힙니다.

빵을 구울 때 쓰는 베이킹 소다, 곧 炭酸水素탄산수소나트륨도 加熱가열하면 熱열을 吸收흡수하며 分解분해되어 二酸化炭素이산화탄소를 내놓습니다.

이 氣體기체가 반죽을 부풀립니다. 酸산과 함께 쓰는 베이킹파우더의 原理원리는 「酸과 鹽基」에서 다루었습니다.

물의 電氣전기 分解분해도 吸熱흡열 反應반응으로, 水素수소를 燃燒연소할 때 放出방출되는 만큼의 에너지를 大部分대부분 電氣전기 에너지로 넣어 주어야 물이 水素수소와 酸素산소로 나뉩니다. 이렇게 얻은 水素수소를 燃料연료로 쓰면 탈 때 물만 나오지만, 電氣전기 分解분해에 쓰는 電氣전기를 무엇으로 만들었느냐에 따라 環境환경 負擔부담이 달라집니다. 에너지는 形態형태를 바꿀 뿐 공짜로 생기지 않는다는 點점이 여기서도 드러납니다.

에너지 利用이용을 둘러싼 討議토의

에너지의 吸收흡수와 放出방출을 生活생활에 利用이용할 때는 그 便利편리함과 함께 費用비용을 따져 보아야 합니다.

便利편리한 製品제품일수록 그 에너지 出入출입이 어디에서 始作시작해 어디로 가는지를 따라가 보면, 내가 얻은 따뜻함이나 시원함의 費用비용을 누군가 또는 어딘가가 치르고 있는 境遇경우가 많습니다. 에어컨이 室內실내를 식히는 만큼 거리는 더워지고, 化石화석 燃料연료가 熱열을 내는 만큼 大氣대기 中중의 二酸化炭素이산화탄소가 늘어납니다. 같은 效果효과를 얻는 데 에너지를 덜 쓰는 方法방법, 버려지는 熱열을 다시 쓰는 方法방법, 一回用일회용 대신 再使用재사용할 수 있는 方法방법을 찾는 것이 에너지 出入출입을 賢明현명하게 利用이용하는 方向방향입니다.

整理정리

物質물질의 變化변화에는 언제나 에너지의 出入출입이 따릅니다. 化學화학 反應반응에서는 끊어지는 結合결합과 새로 생기는 結合결합의 에너지 差차가, 狀態상태 變化변화와 溶解용해에서는 粒子입자 사이의 引力인력을 끊고 다시 맺는 에너지가 그 크기와 方向방향을 정합니다. 우리는 이 出入출입을 利用이용해 熱열을 내고, 熱열을 빼앗고, 熱열을 옮기고, 熱열을 貯藏저장합니다. 그리고 系계가 얻은 에너지는 반드시 周圍주위가 내놓은 것이므로, 에너지를 利用이용한다는 것은 어디에선가 다른 곳으로 에너지를 옮기는 일이라는 點점을 기억해 둘 必要필요가 있습니다.