비열 : 바닷물은 차가운데 모래는 왜 뜨거워?

속초 해수욕장

분명 해는 똑같이 떠있는데, 바닷물은 차고 모래는 뜨겁습니다. 이 까닭에 대해 생각해보신 적 있으십니까?

당연한 건데 어떻게 보면 신기하기도 하죠 그 원인은 바로 '비열'이라는 물리적 성질 때문인데요!

오늘은 이 비열에 대해서 알아보겠습니다

 

비열(heat of reaction)은 화학 반응에서 발생하는 열 변화를 나타내는 값입니다. 반응이 진행됨에 따라서 발생하는 열의 방향성을 나타내는 값으로, 반응이 열을 흡수하는 경우에는 양수, 열을 방출하는 경우에는 음수가 됩니다.

반응의 비열은 일반적으로 몇 가지 방법으로 측정됩니다. 가장 일반적인 방법은 반응열량계를 사용하는 것입니다. 이는 반응이 진행될 때 발생하는 열이 계량된 고감도 열량계를 사용하여 측정됩니다. 또 다른 방법으로는 히소리반응열법이 있습니다. 이 방법은 산화-환원 반응에서 발생하는 열을 측정하는 데 사용됩니다.

화학 반응에서 비열은 열역학적인 개념 중 하나입니다. 열역학은 열과 에너지의 변환을 다루는 학문으로, 열역학적인 개념을 이해하면 반응 열 변화를 이해하는 데 도움이 됩니다. 비열은 화학 반응 열역학에서 매우 중요한 개념 중 하나이며, 반응의 열적 안정성과 속도를 결정하는 데에도 영향을 미칩니다.

화학 반응에서 발생하는 비열은 반응 열역학에 큰 영향을 미칩니다. 열은 에너지의 한 형태로, 화학 반응 열변화는 에너지의 변화를 나타냅니다. 따라서 반응 열변화는 반응속도, 반응균형 등을 결정하는데 중요한 역할을 합니다.

비열은 화학 반응의 중요한 특성 중 하나입니다. 예를 들어, 엔탈피 변화는 액체나 고체에서 기체로의 상변화나 화학 반응에서의 에너지 변화 등에서 측정됩니다. 이를 통해, 엔탈피 변화를 통해 화학 반응이 발열 반응인지 흡열 반응인지를 알 수 있습니다. 즉, 발열 반응은 반응하는 물질들이 더 많은 열을 방출하는 반면, 흡열 반응은 반응하는 물질들이 열을 흡수하는 반응입니다.

비열은 또한 반응속도와 반응균형에도 영향을 미칩니다. 비열이 클수록 반응은 덜 활발하며, 그 반대의 경우 비열이 작을수록 반응은 더 활발합니다. 또한 반응균형에서 비열이 중요한 역할을 합니다. 반응 열변화가 양수인 경우 반응에서 생성되는 생성물의 양이 더 많으며, 역으로 반응 열변화가 음수인 경우 생성물의 양은 더 적습니다.

따라서 화학 반응의 비열을 이해하는 것은 화학적인 변화의 성질을 이해하는 것에 매우 중요합니다.

간단하게 말하자면, 비열이란 어떤 물질 1kg의 온도를 1도씨 높이는 데 필요한 열량을 말합니다.

같은 상황이라도 비열이 다르면 온도가 올라가는 속도가 다르다는 겁니다.

해변의 상황을 보면 물의 비열이 모래의 비열보다 훨씬 크기 때문에 물은 온도가 아주 천천히 올라가고 모래는 온도 변화가 크기 때문에 모래는 뜨거운 거랍니다! 반대로 밤이 되면 모래가 훨씬 빨리 식겠죠?

 

*참고하세요

각 물질의 비열은 물질의 종류와 상태에 따라 다르며, 환경 조건에 따라 변할 수 있습니다. 일반적으로 고체, 액체, 기체 상태에서 비열이 다릅니다. 다음은 일반적인 물질들의 비열 크기를 나타낸 것입니다.

 

-물: 4.18 J/g·°C (액체 상태)

-공기: 1.01 J/g·°C (기체 상태)

-철: 0.45 J/g·°C (고체 상태)

-알루미늄: 0.9 J/g·°C (고체 상태)

-구리: 0.39 J/g·°C (고체 상태)

-질소: 1.04 J/g·°C (기체 상태)

-산소: 0.92 J/g·°C (기체 상태)

-메탄: 2.20 J/g·°C (기체 상태)

-에탄올: 2.44 J/g·°C (액체 상태)

-에틸렌: -84.0 J/g·°C (기체 상태, 흡열반응)

 

위의 값들은 일반적으로 참고할 수 있는 값이지만, 실제 환경 조건에 따라 값이 변할 수 있습니다. 또한, 물질의 상태 변화가 발생하는 상황에서는 비열의 크기가 변하게 됩니다.

예를 들어, 물의 상태 변화에서는 녹는 비열(음수 값), 끓는 비열(양수 값) 등이 존재합니다.