SCIENCE 3D | 따뜻한 물과 찬물 섞기 실험

무슨 일이 일어났나

미국 에너지부에 따르면 열은 저절로 따뜻한 쪽에서 찬 쪽으로 흘러 고르게 될 때까지 옮겨 갑니다.

시뮬레이터는 두 물이 맞닿아 열을 주고받는 모습을 천천히 보여 주는 모형으로, 마지막 온도(함께 닿을 온도)는 섞었을 때와 같은 25.0 °C 이고 옮겨 간 열은 약 12.6 kJ 입니다.

양을 바꾸면 결과가 달라져, 40 °C 물 100 g + 10 °C 물 300 g 은 17.5 °C, 40 °C 물 300 g + 10 °C 물 100 g 은 32.5 °C 입니다 — 많은 쪽의 온도에 가까워집니다.

실제로 해 보면 컵과 공기로도 열이 조금 새서, 잰 온도가 계산보다 조금 낮게 나올 수 있습니다.

💡 생활 속 예시

목욕물이 너무 뜨거우면 찬물을 더 부어 맞추는데, 찬물을 많이 부을수록 섞인 온도가 찬물 쪽으로 내려갑니다.
뜨거운 차에 얼음 한 조각을 넣어 마시기 좋게 식히는 것도 두 물질이 열평형으로 가는 것을 쓰는 방법입니다.

🧪 해 보기

같은 플라스틱 컵 두 개에 따뜻한 수돗물(손을 넣어도 괜찮은 40 °C 쯤)과 냉장고 찬물을 계량컵으로 200 mL 씩 담습니다.
부엌 온도계(또는 디지털 온도계)로 두 컵의 온도를 재어 적습니다 — 숫자가 멈출 때까지 기다립니다.
큰 그릇에 두 물을 함께 붓고 숟가락으로 저은 뒤 온도를 잽니다.
시뮬레이터에 잰 온도와 양(200 mL ≈ 0.2 kg)을 넣어 계산한 온도와 견주고, 100 mL + 300 mL 로도 해 봅니다.

⚠️ 끓는 물 · 전기 주전자 물은 쓰지 않습니다 — 손을 넣어도 괜찮은 따뜻한 수돗물만 씁니다.
⚠️ 어린이는 어른과 함께 하고, 유리컵 대신 깨지지 않는 플라스틱 컵을 씁니다.
⚠️ 바닥에 흘린 물은 바로 닦아 미끄러지지 않게 합니다.

누가 왜 찾았나

이 실험은 NASA 가 설명하는 열역학 제0 법칙의 부엌판입니다: 따로 잰 두 물이 섞여 열평형이 되면 온도가 같아지고, 그동안 두 물 사이에는 에너지인 열이 옮겨 갑니다. 섞기 전후를 온도계로 재는 일 자체도 «온도계와 물이 열평형이면 온도가 같다» 는 그 원리에 기대고 있습니다.

확인된 값

열은 저절로 따뜻한 쪽에서 찬 쪽으로 흘러 고르게 될 때까지 옮겨 간다 (미국 에너지부): 고르게 될 때까지 출처
섞여 열평형이 된 물은 온도가 같다: 같은 온도 출처
평형에 이르는 동안 두 물체 사이에 열(에너지)이 옮겨 간다: 열 이동 출처
물 정압 비열 20 °C (NIST WebBook 4.1841 J/g·K): 4184.1 J/(kg·K) 출처

따뜻한 물과 찬물 섞기 실험

무슨 일이 일어났나

💡 생활 속 예시

🧪 해 보기

누가 왜 찾았나

확인된 값

교육과정에서는

출처

이어서 보기

같은 단원 · 온도와 열