[열역학, 열통계, 열물리]바이메탈

소개

열역학 관련 바이메탈(bi-metal) 레포트 입니다.

목차

바이메탈 [bimetal]

자동 온도 조절의 원리 바이메탈
* 자동온도조절의 필요성
* 바이메탈
* 금속의 팽창
* 원리로 다시보는 바이메탈
* 함께 풀어보는 문제
* 바이메탈의 원리와 인체의 항상성에 대하여 생각해 보자.

본문내용

자동 온도 조절의 원리 바이메탈
우리가 가정에서 사용하는 보일러나 전기 장판, 보온 밥솥 등은 일정한 온도를 유지하기 위해 자동온도조절을 한다. 모든 물체는 외부로 열을 빼앗기고 이렇게 빼앗긴 열만큼을 계속 보충 받아야만 일정한 온도를 유지할 수 있다.
물체가 열을 잃는 원인은 전도, 대류, 복사 등에 의한 것임을 "전자레인지의 원리"에서 살펴 보았다. 이렇게 잃은 열 때문에 물체의 온도는 내려가게 된다.

* 자동온도조절의 필요성
음식이나 집안을 일정한 온도로 따뜻하게 유지하기 위해서 우리는 보온 밥솥이나 보일러를 작동하여 열을 공급한다. 하지만, 마냥 계속 열을 공급하면 음식은 타버리고 집안의 온도는 숨 쉴 수 없을 정도로 계속 올라가게 된다.
그러므로 적정의 온도를 유지하기 위한 장치가 필요하다. 즉, 적정 온도 이상이면 열 공급을 중단하고 적정 온도 이하이면 열을 공급하게 하는 조절 시스템이 필요한 것이다.

* 바이메탈
바이메탈이란 상온에서는 평행한 판이지만, 열을 받으면 한쪽으로 휘는 성질을 가지고 있다. 따라서, 다음과 같이 온도에 의한 자동 단락회로를 꾸미는데 효과적이다.
위 그림 1과 2에서 보는 바와 같이 바이메탈에 열이 가해지면 한쪽 방향으로 휘어 열린회로를 닫힌회로로 만들어 전구에 불이 들어오게 만들 수 있다. (위에서 전원 부분은 생략되었음)
위 경우와는 반대로 바이메탈의 위 아래 방향을 바꾸어 수위치가 닫힌 상태로 두면 어떻게 될까?
상상이 가시죠. 즉, 바이메탈이 열을 받으면 닫힌회로에서 열린회로로 바뀌게 될 것입니다.

그리고 두번째 경우가 우리가 고민하던 자동온도조절에 사용될 수 있다. 즉, 온도가 올라가면 전원이 차단되어 보일러나 보온장치가 작동을 멈추고, 온도가 다시 내려가면 바이메탈이 원래상태로 돌아가므로 닫힌 회로를 구성하여 보일러나 보온장치가 작동하여 열을 공급하게 되는 것이다.

* 금속의 팽창
고체를 구성하는 분자는 일정한 간격으로 배열되어 있고 제자리에서 진동만 한다(중2 분자관련 단원). 그러나 온도가 올라가면 분자의 운동 에너지가 증가하여 분자간 결합의 길이가 길어져서 팽창이 일어난다.

참고자료

· http://joyedu.njoyschool.net/lesson/newbbs/bbs_view.asp?auto_seq=360963&bbs_code=105011&sh1=N&sh2=N&sh3=N&ob=&sv=&page=1