액체의 대류 가상실험 (웹용) - 열의 이동

열전달 방법 중 액체의 대류에 대한 가상실험을 웹용으로 다시 만들었다.

아래 링크에서 실행시키면 된다. 

https://sciencej.cafe24.com/html5/convection/ccurrent.html

 

 

분자는 250개 사용 되었다. 

불켜기를 하면 중력에 의해 분자는 아래쪽으로 떨어지고 뜨거워진 분자는 위쪽으로 올라간다.

즉 분자의 평균 운동속력에 따라 온도가 달라지고,

온도가 높아지면 밀도가 작아진 분자들은 자연스럽게 위쪽으로 이동하게 된다.

분자끼리 충돌하면서 주변 분자에 열이 전달되기도 한다.

분자의 속력이 빠를수록 붉은색을 띠게 된다.

실제로 가상실험을 해보니 계안에 온도가 계속 올라가면서 순식간에 모든 분자들이 빨갛게 변한다. 당연하다 열이 계속 공급되니 계의 온도는 급격하게 상승하게 된다.

그래서 분자들이 시간이 지나면 속력이 줄면서  천천히 식게 만들어져 있다. 열의 일부가 계에서 방출된다고 보면 된다.

그랬더니 완벽하진 않지만 한참동안 시뮬레이션을 해도 볼만하다.

무중력 상태에 체크를 하면 어떤 변화가 일어나는지 확인해 볼 수 있다.

분자들의 밀도차이에 의한 효과가 생기지 않기 때문에 대류가 일어나지 않는다.

(약간의 오류가 있을 수 있지만, 대류가 생기지 않는다는 것을 보여주는 데서 만족)

 

<추가>

1. 열과 온도의 관계를 분자운동과 관련지어 설명할 때도 사용할 수 있다. 열을 가하면 분자운동이 활발해지고 온도가 올라간다.

2. 밀도에 대한 설명에서도 사용이 가능하다. 뜨거워진 물체의 밀도가 작아지면 위로 오라간다.

 

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노트북에서 다운 받아 실행하는 프로그램은 아래 링크에서 다운 받아 사용하면 된다. 

 

https://sciencelove.com/945

액체의 대류에 대한 가상실험 - 열평형, 분자운동실험 가능

 

액체와 비교해서 보여주면 좋은 고체 열팽창 관련 가상실험은 아래 링크 참고(전도는 아님)

https://sciencelove.com/958

고체의 열팽창 가상실험

 

학생들이 가장 좋아하는 대류 현상

https://sciencelove.com/2418

대륙이동설 원동력 - 라면 대류로 설명 (임시)

 

응용으로 해풍과 육풍을 설명해 주면 좋다.

https://sciencelove.com/2728

해풍과육풍(대류현상) 가상실험