손보일러

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손보일러 또는 (덜 흔하게) 사랑측정기는 증기-액체 평형을 입증하기 위한 실험 도구로, 또는 엉뚱하게 "사랑을 측정하기 위한" 수집가의 물건으로 사용되는 유리 조각이다. 휘발성 액체를 함유한 하부 전구와 보통 상부 유리 전구에 연결되는 비틀림 유리 튜브에 의해 연결되는 기체의 혼합물 또는 "수신" 유리 전구로 구성된다.

역학

손 보일러는 "먹는 새" 장난감과 유사한 기능을 한다.^[1] 장치의 상전구와 하전구는 온도가 다르기 때문에 두 전구의 증기압이 다르다. 하부 전구가 따뜻하기 때문에 그 안에 있는 증기 압력이 더 높다. 증기압의 차이는 액체를 하부 전구에서 상부 전구로 강제 이동시킨다. 따라서 다음과 같다.

${\displaystyle \Delta h={\frac {\Delta p}{\rho g}}$

여기서:
${\displaystyle \mathrm{\Delta }}$ ${\displaystyle h}$ ${\displaystyle \Delta h}$ $$= 하부 전구의 유체 수준보다 높은 유체 열 높이
${\displaystyle \mathrm{\Delta }}$ ${\displaystyle p}$ ${\displaystyle \Delta p}$ $$= 두 전구 사이의 증기 압력 차이(Antoine 방정식을 통해 확인할 수 있음)
${\displaystyle \rho }$ ${\displaystyle \rho }$ $$= 액체의 밀도
${\displaystyle g}$ $[\displaystyle g}$ $$= 지구 표면의 중력 가속도

손 보일러 안의 액체는 실제로 끓지 않는다. "끓는" 것은 기체의 온도와 압력의 관계에 의해 발생한다. 밀폐된 용기의 기체 온도가 올라가면 압력도 상승한다. 액체가 이동하려면 두 개의 큰 챔버 사이에 온도(및 압력) 차이가 있어야 한다. (작은 전구가 위에 있는 상태에서) 수직으로 고정되면 액체가 높은 압력을 가진 전구에서 낮은 압력을 가진 전구로 이동하게 된다. 가스가 계속 팽창하면 가스가 액체를 통해 거품이 일면서 끓는 것처럼 보이게 된다. 액체가 휘발성(쉽게 기화)이라는 점이 손보일러의 효능을 높여준다. 액체에 열을 가하면 더 많은 가스가 생성되고 닫힌 용기의 압력도 증가한다.^[2]

때때로 손 보일러는 증류 성질을 보여주기 위해 사용된다. 액체는 밀폐된 상태에서 비교적 서늘한 온도에서 증발하고 응축되기 때문에 보일러를 뒤집어 상단을 얼음물에 넣을 수 있다. 그 액체의 기체 형태는 냉각된 챔버에서 응축될 것이다. 액체는 염료로 채색되는 경우가 많은데 염료가 같은 온도에서 증발하거나 응축되지 않기 때문에 냉각된 챔버 안에서 응축되는 액체는 무색하여 색소를 남긴다.

대중문화

대중문화에서 손보일러는 상·하구 전구를 가르는 관이 심장 모양으로 꼬여 있고 휘발성 액체가 빨갛게 물들어 있어 '사랑의 계량기'라고도 불리곤 했다. 사랑의 계량기는 공동 수집가의 물건이거나 기념품이었다. 물건이 어떻게 포장되었느냐에 따라 아랫전구를 잡아 얼마나 정열적인지 '증언'하거나, 커플이 한 쪽 끝을 잡고 누가 다른 전구에 액체를 밀어넣을지 알아본다.

손보일러는 오늘날 과학적인 신기함으로 훨씬 더 흔하게 사용된다.

역사

손보일러는 적어도 1767년경부터 거슬러 올라간다. 이때 미국의 다산술 벤자민 프랭클린은 독일에서 그들과 마주쳤다. 그는 1768년에 개량형을 개발했고,^[3] 그 후 프랭클린의 맥박 유리 또는 야자수 유리 또는 맥박 망치(독일어: 펄샤머(Pulshammer) 또는 워터 해머(독일어: 와세르함메르).^[4]

참고 항목

• 찰스의 법칙
• 드링킹 버드
• 가스법칙
• 증기-액체 평형

참조