방 안에 있는 냉장고를 열어두면 방이 시원해질까?

푹푹 찌는 여름이 시작되었습니다.
여름이 되면 문뜩 이런 생각을 하게 됩니다.

주방에 있는 냉장고를 계속 열어두면 집이 시원해질까?

정답

아닙니다. 더 더워집니다. 방 안의 온도가 더 올라갑니다.

열역학을 배우신 분이라면 직관적으로 알 수 있습니다. 아마도 이런 문제는 대학 입학 면접에서도 나올 수 있는 문제입니다.
자자 우선 냉장고의 원리부터 살펴보겠습니다.
냉장고는 내부의 공기에서 열을 빼앗아 밖으로 방출하는 원리입니다. 무슨 말이냐고요?

위의 사진을 보면 냉장고에는 기체와 액체가 순환하고 있습니다. 액체는 기체로 상이 변할 때 잠열+현열이 필요합니다. 잠열(latent heate)은 상이 변할 때 필요한 열로 온도를 변화시킬 때 필요하는  현열(sensible heat) 보다 훨씬 많은 열이 필요합니다.

압축기에서 액체가 된 냉매가 냉장고 안으로 들어가면서 기체가 되고 이때 엄청난 열을 뺏았습니다. 그러므로 냉장고가 시원해지는 것이죠.!

실생활에서 하나의 예로 들어보겠습니다.
알코올로 소독을 할 때 피부가 차가워지는 것을 느낍니다. 이런 현상이 기화로 인해 주변이 차가워지는 현상입니다.

다시 본론으로 돌아가겠습니다.
냉장고를 열어두면 왜 온도가 올라가죠?

냉장고가 있는 방 안을 하나의 계로 가정합시다. 열의 출입이 없다고 가정을 하면 냉장고를 여는 순간 냉장고의 냉기가 주변으로 퍼지게 됩니다. 이 순간만큼은 온도가 내려간 것처럼 보이나 올라간 온도를 낮추기 위해 냉장고가 더 많은 일을 하게 됩니다. 이해되시나요?

냉장고가 더 많은 일을 한다는 것은 에너지를 많이 소비하고 더운 열이 더 많이 방출된다는 의미입니다.

결국 더울 때 냉장고를 열어두면 더 더워지게 됩니다.

차가운 물로 샤워를 한 뒤 자연 냉각하는 방법이 더 나을 것 같습니다.

에어컨 원리

에어컨도 동일합니다. 냉장고처럼 냉매를 이용하여 시원한 바람을 만든 것입니다. 예전에는 프레온가스를 사용하였지만 최근에는 이소부탄이라는 물질을 이용합니다. 이 물질은 상온, 상압에서 기체이나 압력을 조금만 주어도 액체로 상이 변하게 됩니다.