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인포그래픽으로 과학을 풀어 봅니다.

에펠탑의 높이는 얼마일까요?

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에펠탑의 높이는 얼마일까요?
① 432m ② 423m ③ 324m ④ 342m ⑤ 계절마다 다르다.

 

정답은 ⑤번 “계절마다 다르다”입니다. 더 정확하게는 온도에 따라서 달라집니다. 공식적인 에펠탑의 높이는 324m 이지만, 1℃가 올라갈 때마다 약 4mm 높아져요.

 

온도의 증감에 따라 물질의 부피가 늘어나거나 줄어드는 현상을 열팽창이라고 합니다. 그 변화의 정도를 열팽창계수로 나타내는데, 열팽창계수는 물질에 따라 각기 다릅니다. 

 

물체에 열에너지가 가해지면 너비, 높이, 길이가 같은 비율로 팽창하지만, 에펠탑의 뼈대처럼 가늘고 길면 길이의 변화량이 가장 눈에 띕니다. 이에 많은 고체의 경우 길이가 늘어나는 정도를 열팽창계수로 정의합니다.

 

에펠탑을 구성하고 있는 재료의 종류, 원래의 높이, 온도 변화량을 알면 탑의 높이 변화를 계산할 수 있습니다. 20℃에서 324m인 에펠탑은 40℃의 무더운 여름날에 얼마나 높아질까요? 에펠탑은 연철로 만들어졌고, 연철의 열팽창계수는 11.9 X 10-6 m/℃ 입니다. 즉, 원래 높이 324m에 열팽창계수 11.9 X 10-6 m/℃와 온도 변화량 20℃ 를 곱하면 7.7cm 만큼 높아진다는 것을 알 수 있습니다.

 

파리는 비교적 온난한 기후이지만, 가장 더울 때는 40℃까지 기온이 올라가고 추울 때는 영하 11℃까지 떨어지기도 합니다. 그 결과 여름과 겨울에는 19cm 까지도 차이가 나게 됩니다.

 

열팽창 현상은 일상에서도 쉽게 볼 수 있습니다. 철도 레일 중간에 틈이 벌어져 있는 것을 보셨나요? 레일을 빈틈없이 이으면 더운 날 쇠들이 팽창하여 철길이 휘어 큰 사고로 이어질 수 있습니다. 마찬가지로 도로의 이음매에서도 열팽창을 고려해서 일정한 틈을 만들어 주게 됩니다. 더운 날 도로 표면이 휘거나, 추운 날 표면에 금이 가서 갈라지는 방지하는 역할을 하지요.

 

쨈의 뚜껑이 잘 열리지 않을 때, 뚜껑 부분을 뜨거운 물에 담갔다 꺼낸 후 열었던 경험이 있으실텐데요.이 또한 열팽창의 효과입니다.
우리 주변 열팽창 현상들이 생각보다 많지요?

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