열전도- 대류, 전도, 복사

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열전도- 대류, 전도, 복사

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열이란 온도차가 있을 때 이동하는 에너지를 말한다. 열을 전달하는 방법에 는 전도, 대류, 복사 등이 있다.
열 에너지란 미시적으로 보아 물체의 불규칙적인 운동에너지가 모인 것으로, 물체가 얼마나 뜨거운가, 즉 그 온도가 얼마인가 하는 것은 이러한 불규칙적인 에너지가 어떠한 형태로 분포되어 있는가를 결정하는 결정인자이다. 따라서 미시적인 운동에너지의 분포 방식은 온도에 의하여 정량적으로 기술될 수 있으며, 온도가 다른 두 가지 물체가 서로 열 에너지를 주고받을 때에 그 열전달의 미시적 현상이란 물질의 미시적 운동 에너지가 새로운 평형상태로 천이되며 이동하는 과정이라고 할 수 있다. 이렇게 운동에너지가 이동하는 방식은 크게 두 가지로 나누어 볼 수가 있는데, 그 하나의 방법은 온도가 낮은 물질이 온도가 높은 물질의 곁으로 다가와 직접적인 충돌을 행함으로써 낮은 온도의 물체의 운동에너지가 증가하는 방식이 있고, 또 하나의 방법은 두 물체가 직접 접촉하지 않고 고온의 물체가 방출한 빛을 저온의 물체가 흡수함으로써 열전달이 이루어지는 방법이 있다. 전자의 경우를 전도 및 대류라고 하고, 후자의 경우를 복사라고 한다. 전도 및 대류 열전달은 미시적으로 직접적 분자간 충돌이라고 하는 과정을 거쳐서 이루어지므로 동일한 과정이라고 할 수 있다.
이러한 열전달의 모두를 구태여 두 가지로 분류하는 기준은 두 물체 중 하나라도 거시적인 유동을 하는가 하는 것인데, 거시적 유동이 없을 때를 전도, 있을 때를 대류라고 부른다. 대류가 일어나는 경우에 있어서, 비록 미시적 과정은 전도현상과 동일하다고 하여도, 거시적으로는 유체의 유동에 의하여 저온측 또는 고온측 유체가 분자 단위가 아닌 대규모 질량으로 이동하며 접촉을 하게 되므로 열전달이 촉진되고 유동을 동반하여 함께 그 과정을 이해하여야 하므로 거시적 기술이 한층 복잡하여진다. 우리가 공학적으로 부딪치게 되는 열전달의 문제는 절반 이상이 대류에 관련된 문제라고 볼 수 있는데, 냉난방기기라든가, 원동기와 발전소의 냉각 문제 등 열전달과 관련된 가장 중요한 분야에서 주된 응용처를 찾아 볼 수 있다. 복사 현상은 물체간의 직접적 접촉이 없이 운동 에너지가 전자기적 에너지(빛, 주로 적외선)로 바뀌어 중간 매질이 진공이라도 쉽게 이동하여 전달되고, 또 전달된 후에는 그 에너지의 형태가 다시 운동 에너지로 바뀐다는 점에서 매우 흥미 있는 열전달의 방식이라고 할 수 있다. 그럼 전도, 대류, 복사에 대해 더욱 정밀하게 알아보도록하자.

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