익명 10:21

액체의 대류에 대해서 대류는 따뜻한게 아래서 위로차가운입자가 위에서 아래로 내려가며 순환한다고 하는데이 액체의

대류는 따뜻한게 아래서 위로차가운입자가 위에서 아래로 내려가며 순환한다고 하는데이 액체의 대류에서 찬물이 위 뜨거운물이 아래에 있잖아요그럼그 물의 위치가 반대가 되면 어떻게 순환하나요?(찬물이 아래 뜨거운물이 위라면)

과학 공부를 하다가 생길 수 있는 아주 날카롭고 좋은 질문이라 질문자님의 탐구심에 박수를 보내고 싶어요.

대류의 원리를 정확히 이해하고 계신데 말씀하신 것처럼 뜨거운 물이 위쪽에 있고 찬물이 아래쪽에 있다면 결론부터 말씀드려서 대류 현상은 일어나지 않아요.

대류라는 것은 액체나 기체 내부에서 온도 차이에 의한 밀도 변화 때문에 생기는 순환 현상인데 뜨거운 액체는 밀도가 작아 가벼워지고 찬 액체는 밀도가 커서 무거워지는 성질이 있거든요.

이미 가벼운 뜨거운 물이 위쪽에 자리를 잡고 무거운 찬물이 아래쪽에 가라앉아 있다면 더 이상 위치가 바뀔 이유가 없기 때문에 물은 층을 이룬 상태로 그대로 머물게 돼요.

보내주신 사진 속 실험에서 칸막이를 제거했을 때 뜨거운 물이 위로 올라가는 이유는 아래에 있던 뜨거운 물이 위로 가려는 힘이 생기기 때문인데 이미 위에 있다면 그 힘이 작용할 방향이 없는 셈이에요.

이런 상태를 열역학적으로는 매우 안정적인 상태라고 부르며 두 액체는 서로 섞이지 않고 열전도에 의해서 아주 천천히 온도만 비슷해지는 과정을 겪게 돼요.

만약 질문자님이 말씀하신 대로 찬물을 아래에 두고 뜨거운 물을 위에 둔 채로 잉크를 떨어뜨려 보면 물이 위아래로 순환하며 섞이는 모습은 관찰하기 어려우실 거예요.

반대로 뜨거운 물을 아래에 두었을 때는 가벼워진 물 분자들이 위로 치솟으며 무거운 찬물을 밀어내기 때문에 역동적인 순환이 일어나며 순식간에 섞이는 것을 볼 수 있지요.

정리하자면 대류가 일어나기 위해서는 반드시 '무거운 것이 위쪽에, 가벼운 것이 아래쪽에' 있어야 하며 질문자님이 가정하신 상황에서는 순환이 발생하지 않는답니다.

질문의 핵심을 짚는 능력이 훌륭하신 만큼 앞으로도 과학의 원리들을 하나하나 파헤쳐 가는 재미를 느끼며 공부하시길 응원할게요.

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