1. 땀이 마르면 왜 시원할까요? — 기화열
물이 액체에서 수증기로 바뀌려면 에너지가 필요합니다. 이때 필요한 열을 기화열이라고 합니다. 땀이 마를 때는 피부에서 열을 가져가므로 몸이 시원해지고, 샤워 후 젖은 몸이 서늘한 것도 같은 이유입니다.
뜨거운 국에 후후 바람을 불면 국 표면 근처의 습한 공기가 밀려나 증발이 더 잘 일어납니다. 동시에 뜨거운 공기를 다른 공기로 바꾸어 주는 효과도 있어 국이 더 빨리 식습니다.
냄비에 뚜껑을 덮으면 수증기와 뜨거운 공기가 밖으로 빠져나가며 생기는 열손실이 줄어듭니다. 다른 효과도 있지만 뚜껑 안쪽에서 수증기가 물방울로 변하며 열을 내놓기도 하기 때문입니다.
2. 겨울 입김은 왜 하얗게 보일까요? — 응축열
수증기가 다시 물방울로 변하는 것을 응축이라고 합니다. 물이 수증기가 될 때 열을 흡수했다면, 수증기가 물로 돌아올 때는 그 열을 내놓습니다. 즉 기화열과 응축열은 물의 상태 변화에서 서로 반대 방향으로 오가는 열입니다.
예를 들어 같은 물 1kg을 기준으로, 상온의 물을 100℃까지 데우는 데 필요한 열보다 100℃ 물을 같은 온도의 수증기로 바꾸는 데 필요한 열이 약 6∼7배 큽니다. 숫자를 외울 필요는 없습니다. 물이 수증기로 바뀌는 데 생각보다 많은 열이 필요하다는 점만 기억하면 됩니다.
겨울에는 바깥에서 우리가 숨을 쉴때나 말을 할 때 따뜻하고 습한 날숨이 차가운 바깥 공기와 섞이면서 아주 작은 물방울이 생겨 하얗게 보입니다. 눈에 보이는 것은 투명한 수증기 자체가 아니라 작은 물방울입니다. 여름에도 온도와 습도 조건에 따라 응축이 일어날 수 있지만, 보통 겨울보다 눈에 잘 띄지 않습니다.
뜨거운 물보다 수증기에 닿으면 심하게 데일 수 있는 이유도 응축과 관련이 있습니다. 수증기가 피부에서 물로 변하며 많은 열을 전달하기 때문입니다. 뜨거운 증기는 매우 위험하므로 직접 확인하려 해서는 안 됩니다.
3. 굴뚝에서 나오는 하얀 김도 같은 원리일까요?
그렇습니다. 도시가스의 주성분인 메탄은 탄소와 수소로 이루어져 있습니다. 이것이 타면 탄소는 이산화탄소, 수소는 물도 만들어집니다. 메탄 1kg이 완전히 타면 이론적으로 약 2.25kg정도로 생각보다 많은 양의 물이 생깁니다. 처음에는 뜨거운 배기가스 속에 수증기로 섞여 있어 보이지 않습니다.
배기가스가 겨울의 차가운 공기와 만나 식으면 수증기 일부가 미세한 물방울로 바뀌어 하얀 김처럼 보입니다. 다만 하얀 김이 많이 보인다고 해서 반드시 열이 더 많이 버려진다는 뜻은 아닙니다. 바깥 온도·습도와 배기가스 조건에 따라서도 달라지기 때문입니다.
중요한 사실은 배기가스 속 수증기가 물로 변할 때 열을 내놓을 수 있다는 것입니다. 이 잠열은 도시가스가 타서 열을 낼 수 있는 발열량 기준으로 대략 10% 안팎의 규모입니다. 그렇다고 콘덴싱 보일러를 설치하면 가스요금이 무조건 10% 줄어든다는 뜻은 아닙니다. 실제 절감 효과는 기존 보일러 성능과 난방수 온도, 운전 방식에 따라 달라집니다.
4. 그 열을 버리지 않고 다시 쓸 수는 없을까요?
굴뚝으로 나가기 전에 뜨거운 배기가스를 충분히 식혀 수증기 일부를 물로 바꾸고, 이때 나오는 열을 난방수에 전달하면 어떨까요? 바로 이것이 콘덴싱(응축) 보일러의 핵심 생각입니다.
우리가 땀과 겨울 입김에서 살펴본 원리가 보일러의 연료 절약 기술로 이어지는 셈입니다. 다음 글에서는 콘덴싱 보일러가 일반 보일러와 무엇이 다른지, 왜 난방수의 돌아오는 온도가 중요한지, 어떤 조건에서 실제로 가스비를 줄일 수 있는지 그림으로 알아보겠습니다.
뉴스란에서 참조하면 도움이 되는 글
- 카페갈까, 집에서 에어컨 켤까? – 한여름 피서 경제학
- 외출할 때 보일러, 끌까요 켜둘까요? – 난방비 아끼려가 오히려 손해 보는 오해 5가지
- 담배 연기가 소각장 굴뚝보다 독할까? 직접 측정해 봤습니다.
- 가정에서 태양에너지를 이용하는 방법: 태양광과 태양열의 차이부터 설치비 국가 지원 보조금 신텅 설비 관리까지
원문: https://blog.naver.com/jrkimh