[2025년 EBS 수능특강 독서(2026학년도 수능 대비)] 적용학습 과학기술 05 열팽창 완벽 정리 🚀
정밀 기계도 위험할 수 있다?! 열팽창의 모든 것!
안녕하세요! 오늘은 수능 국어에서 꼭 알아야 하는 열팽창에 대해 간단하면서도 알차게 설명해드리려구요! 과학 잘 몰라도 이거 보면 핵심만 콕콕 집어서 이해하실 수 있을 거예요 😄
🔥 열팽창, 왜 중요할까?
열팽창은 말 그대로 물체가 온도 변화 때문에 길이나 부피가 늘어나는 현상이구요! 간단하게는 길이 변화 정도를 나타내는 선형 열팽창 계수가 중요해요. 특히 건축물이나 철도 레일같은 구조물을 설계할 때 온도 변화로 인한 재료의 팽창과 수축을 고려하지 않으면 균열이나 파손이 생길 수 있어 꼭 알아둬야 합니다!
선형 열팽창 계수는 뭘까용? 📐
열팽창할 때 중요한 건 바로 '길이 변화율'인데요! 처음 길이에서 변화한 길이를 처음 길이로 나눈 값을 말하구요. 온도가 많이 올라갈수록 이 변화율도 커지죠! 이걸 숫자로 표현해주는 게 바로 선형 열팽창 계수(α)랍니다! 값이 크면 더 쉽게 늘어난다고 보시면 돼요 ㅎㅎ
| 재료 | 선형 열팽창 계수 (℃-1) | 특징 |
|---|---|---|
| 플라스틱 | 약 10⁻⁵ | 열에 민감하게 반응 |
| 금속 | 약 10⁻⁴ | 구조물에서 중요한 고려사항 |
정밀기계와 열팽창의 관계 ⚙️
정밀기계는 아주 작은 변화에도 민감하구요. 열팽창이 살짝만 있어도 성능이 확 떨어질 수 있어서 조심해야 돼요. 특히, 시계의 태엽이 대표적인데요! 평형 바퀴가 미세하게라도 커지면 속도가 느려져서 시계가 정확한 시간을 못 가리킬 수도 있어요ㅠㅠ 이런 이유로 정밀한 부품에 사용할 때는 열팽창이 적은 재료가 정말 중요합니다!
| 분야 | 열팽창의 문제점 |
|---|---|
| 건축물 설계 | 재료가 팽창 및 수축해서 구조물 균열 가능 |
| 철도 레일 설치 | 레일 팽창으로 인한 사고 위험 |
| 정밀 기계 설계 | 부품 성능 저하 및 오작동 유발 |
기욤의 발견, 인바 합금 🔥
여러분, 이 열팽창 문제를 해결한 결정적인 합금이 바로 인바예요! 이거 발견한 사람은 프랑스 과학자 '기욤'이란 분이구요, 노벨상도 받았대요. 인바는 철이 64%, 니켈이 36% 섞인 합금인데요, 진짜 특이하게도 온도가 올라가도 거의 안 늘어나요!
💡 핵심 포인트 정리:
인바의 비밀은 강자성체 성질 때문이에요! 온도가 올라가면 팽창하려는 힘이랑 자기 변형이 서로 상쇄해서 거의 팽창이 없구요. 하지만 퀴리 온도(230℃) 이상으로 가면 보통 물질처럼 팽창하기 시작하니까 요건 꼭 기억해두세요~
| 특성 | 내용 |
|---|---|
| 선형 열팽창 계수 | 1.6 × 10⁻⁶(℃)⁻¹ (매우 낮음!) |
| 구성 성분 | 철(64%) + 니켈(36%) |
| 특징 | 강자성체로서 자기 변형에 의해 열팽창 상쇄 |
슈퍼-인바, 그게 뭔데? 🌟
최근에는 인바보다 더 낮은 열팽창 계수를 가진 합금이 개발됐는데요, 그게 바로 슈퍼-인바에요. 이건 인바의 니켈 중 일부를 코발트로 바꿔서 만든 합금인데, 열팽창 계수가 진짜 엄청 낮아요 (0.72 × 10⁻⁶(℃)⁻¹)! 대신, 낮은 열팽창이 나타나는 온도 범위가 인바보다 좁다는 단점이 있어서, 적당한 온도 범위에서 잘 써야 해요 ㅎㅎ
| 구분 | 인바 | 슈퍼-인바 |
|---|---|---|
| 구성 물질 | 철(64%) + 니켈(36%) | 철 + 니켈 + 코발트(5%) |
| 열팽창 계수 | 1.6 × 10⁻⁶(℃)⁻¹ | 0.72 × 10⁻⁶(℃)⁻¹ |
| 특징 | 강자성체, 자기 변형으로 팽창 상쇄 | 온도 구간 좁음, 더 낮은 열팽창 계수 보유 |
자주 묻는 질문 모음 🙋♂️
열팽창이 정확히 뭔지 간단히 간추려주세요!
열팽창은 온도가 변할 때 물체의 길이나 부피가 늘어나거나 줄어드는 현상을 뜻해요. 온도가 높아질수록 보통 물질은 길이나 부피가 더 커지게 돼요~
인바 합금이 정밀 기계에 많이 쓰이는 이유가 뭐예요?
인바 합금은 온도가 변해도 길이가 거의 변하지 않아 정밀 기계가 오차 없이 정확하게 작동하게 도와주거든요! 그래서 아주 중요한 재료랍니다 😄
마무리하며 드리는 응원의 한 마디 📖✨
오늘 열팽창 내용, 어렵진 않았죠?😄 수능까지 조금만 더 힘내면 좋은 결과 있을 거예요! 끝까지 포기하지 말고 함께 파이팅해봐요~ 🔥
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