#33 해설
2023년 입법고시 PSAT 언어논리
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다음 글의 내용과 부합하는 것은?
거울 한파에도 야외활동이 증가하면서 핫팩이 매우 인기다.
핫팩은 짧은 시간에 난로처럼 뜨끈해져 언 손과 몸을 녹일 수 있기 때문이다.
핫팩은 쇳가루, 톱밥 등의 가루가 들어있어 흔들어 사용하는 가루형과 똑딱이를 눌러 액체가 굳으며 발열하는 액체형으로 나뉘는데 발열의 원리에서 둘은 차이가 있다.
가루형 핫팩은 철의 산화 반응을 이용하는 것으로 보통 흔들거나 주무르면 따뜻해진다.
철이 시간이 지나면 녹이 스는 이유는 철이 산소와 결합하여 산화철인 녹을 만들기 때문이다.
이러한 산화 반응이 일어날 때 열이 발생하는데 이러한 원리를 이용한 것이 바로 가루형 핫팩이다.
가루형 핫팩 안에는 쇳가루와 활성탄, 소금, 톱밥, 질석, 소량의 물이 들어 있다.
소금과 활성탄은 쇳가루가 산화되는 속도를 빠르게 해주는 촉매제이며 질석과 톱밥은 단열재 역할을 한다.
일반적으로 철의 산화 반응은 매우 천천히 일어나기 때문에 발생하는 열을 잘 느끼지 못하지만 촉매 역할을 하는 활성탄과 소금을 섞어주면 쇳가루는 빠르게 산화 반응을 일으켜 몇 분 안에 30℃에서 70℃까지 온도가 올라가게 된다.
가루형 핫팩의 겉 포장은 산소와 접촉하지 않게 비닐로 되어 있는데 이를 뜯으면 부직포로 되어 있는 핫팩을 볼 수 있다.
핫팩을 잘 흔들면 안에 있는 쇳가루들이 촉매제, 단열재와 고르게 섞이면서 부직포의 구멍을 통해서 산소와 만나 빠르게 산화 반응이 일어난다.
가루형 핫팩은 가볍고 쉽게 사용할 수 있고 산화 반응의 지속시간 동안 계속 열이 발생하여 10시간 내외의 긴 시간을 사용할 수 있다는 장점이 있지만, 산화 반응이 일어난 뒤에는 별도의 제련 과정을 거치지 않는 한 다시 사용하기 어렵다.
액체형 핫팩은 흔히 똑딱이 손난로라고 한다.
원리는 액체에서 고체로 바뀌는 과정에서 발생하는 열을 이용하는 것이다.
액체형 핫팩에 들어있는 투명한 액체는 바로 아세트산나트륨 과포화용액이다.
아세트산나트륨은 아세트산의 나트륨염으로, 무색의 가루 또는 덩어리이며, 과포화용액이란 용액이 어떤 온도에서 녹을 수 있는 양 이상으로 물질을 함유하고 있어 완전히 녹지 않은 상태를 가리킨다.
과포화용액은 매우 불안정한 상태이기 때문에 작은 충격에도 쉽게 그 상태가 깨지면서 고체로 변하는 성질이 있으며, 아세트산나트륨 과포화용액의 경우 액체에서 고체로 바뀌는 과정에서 에너지가 방출되면서 순간적으로 열이 발생한다.
이러한 원리를 이용하여 액체형 핫팩에 들어있는 버튼을 똑딱 누르게 되면 액체가 하얗게 굳으면서 열이 발생하는 것이다.
딱딱하게 굳은 손난로를 뜨거운 물에 넣으면 원래 상태로 돌아와 다시 사용할 수 있다는 장점이 있지만, 발열 지속 시간이 상대적으로 짧고 비닐 소재의 약한 포장이 손상되어 액체가 샐 수도 있다는 단점이 있다.
① 가루형 핫팩은 철이 촉매제 역할을 하여 산화하며 열을 방출한다.
② 가루형 핫팩의 부직포 포장은 사용 전에 산소를 차단하기 위한
것이다.
③ 액체형 핫팩의 똑딱이는 촉매제를 조금씩 방출하여 열을 발산시
키는 역할을 한다.
④ 고체가 된 아세트산나트륨 과포화용액을 뜨거운 물에 넣고 가열
하면 다시 액체로 바뀐다.
⑤ 가루형 핫팩과 액체형 핫팩 모두 재활용을 위해서는 산소를 제거
하는 과정이 필요하다.
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