핵심 원리

물질은 온도가 올라가면 팽창합니다. 선팽창은 ΔL = αL₀ΔT로 나타내며, 열팽창 계수 α는 물질마다 다릅니다. 바이메탈은 α가 다른 두 금속을 접합하여 온도 변화에 따라 휘어지는 원리를 이용합니다.

탐구 질문

• 길이 2m인 알루미늄 막대의 온도를 100°C 올리면 길이 변화는 몇 mm인가요?
• 철도 레일에 이음새 간격을 두는 까닭을 열팽창으로 설명해 보세요.
• 물이 4°C에서 밀도가 최대인 성질이 겨울 호수 생태계에 어떤 영향을 미치나요?

실생활 예시

• 철도 레일 이음새
• 다리 신축 이음 장치
• 바이메탈 서모스탯
• 수은 온도계

교과서 연계

역학과 에너지 II편 p64~69 — 단열과 열팽창

열팽창과 응용

선팽창, 부피 팽창, 바이메탈의 휨을 한 장면에서 오가며 비교해 보세요. 온도 변화가 길이, 부피, 회로 동작까지 어떻게 이어지는지 실시간으로 관찰합니다.

선팽창 부피 팽창 바이메탈

물의 밀도 vs 온도

4°C에서 밀도가 최대가 되므로 0~4°C 구간에서는 가열해도 오히려 부피가 줄어듭니다.