<수업설명팁>
제가 수업시간에 자주 사용하는 질문입니다.
열은 온도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동합니다.
시간이 지나면 모든 물체는 열평형 상태가 되기 때문에 온도가 같아질 것입니다.
열평형에 대한 것을 가르친 다음 여기서 문제
"아침에 제일먼저 교실에 들어와 보면 교실에 있는 물체 중 어떤것이 온도가 제일 높고, 어떤 것이 온도가 제일 낮을까?"
그리고 학생들에게 나무로 된 책상 윗면과 쇠로된 책상 다리를 만져 보게 합니다. 그리고 다시 질문
"어떤 곳이 온도가 더 낮을까?"
대부분 학생은 쇠로 된 책상다리가 온도가 더 낮다고 말합니다. 이유는 만지면 책상면 보다 더 시원하거든요.
하지만 사실은 책상면이나 책상다리나 밤새도록 방치되었기 때문에 열평형이 일어나 같은 온도이어야 합니다.
그런데 왜 책상다리가 더 차가운지 질문을 하면 학생들이 많이 갈등하게 됩니다.
자연스럽게 전도에 대한 설명도 할 수 있습니다.
책상면이나 책상다리나 온도는 열평형이 이루어져 같지만 손바닥에 있는 열을 쇠로된 책상다리는 전도가 잘되므로 빨리 빼았아 가고
책상면은 전도가 잘 되지 않기 때문에 천천히 뺏어 가므로 우리가 느끼는 느낌이 다르다는 것을 설명해 줍니다.
이 실험은 겨울에 잘 됩니다.
더운 여름에는 뚜렷하게 구분이 되지 않습니다.
교실에서 간단하게 다함께 해볼 수 있는 실험이었습니다.
<추가>
이론적으로 오랫동안 방치된 교실의 모든 물체는 밤새도록 온도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 열이 이동해 열평형 상태가 되어 야 합니다. 에너지가 공급되지 않는 한 교실안 모든 물체의 온도는 같게 됩니다. 아침에 학생들이 교실에 들어오고 전등이나 TV를 켜면 열원이 새로 생겨나기 때문에, 교실의 온도는 상승하게 될 겁니다. 이론적으로 학생들이 들어와 있으면 교실 온도는 체온이 될때까지 올라 갈 겁니다.
그래서 유리창을 열고 환기를 시키면서 교실안에 열을 밖으로 빼 주어야 합니다.
만약 밖의 온도가 체온 보다 더 높아 진다면 교실의 열이 사람으로 이동하고 체온이 상승해서 위험해 질 수 있습니다. 이런 경우에는 어떻게 해야 할까요?
열의 이동 만으로는 체온을 떨굴 수 없으니까, 새로운 방법이 필요합니다. 그게 바로 땀이지요. 결국 우리몸에서 땀이 나게 되고, 땀이 기화하면서 몸에서 기화열을 빼았아 가면서 체온을 떨구게 되는 거지요.
만약 습도가 높아서 땀이 잘 기화하지 않으면, 그 때는 불쾌지수가 상승하면서 엄청 힘들어 질 겁니다. 거의 죽음(?)이 지요. ^^
