Under the hood: The chemistry of cars - Cynthia Chubbuck

엔진룸 : 차의 화학 - 신시아 처벅(Cynthia Chubbuck)

번역: 뿡 뿡 검토: Jeong-Lan Kinser

There are over one billion cars in the world today,

오늘날 세상에는 10억대의 자동차가 있다.

getting people where they need to go,

그것으로 사람들은 어디로 가지만,

but cars aren't just a mode of transportation,

차는 단지 운송 수단이 아니다.

they're also a chemistry lesson waiting to be taught.

또한 가르침 받길 기다리는 화학적 강의이다.

The process of starting your car begins in the engine cylinders,

차에 시동을 거는 과정에서 연료 분사기는

where a spritz of gasoline from the fuel injector

엔진 실린더로 가솔린을 분사시키고,

and a gulp of air from the intake valve

흡기 밸브는 공기 한 모금을 분사시킨다.

mix together before being ignited by a spark,

그것들은 서로 혼합되고 그 후 점화된다.

forming gases that expand and push the piston.

그리고 가스는 팽창되고 피스톤은 압력을 받는다.

But combustion is an exothermic reaction, meaning it releases heat.

그러나 연소는 발열반응이고 그것은 열을 방출한다.

Lots of it.

매우 많이.

And while much of this heat escapes through the tail pipe,

그리고 많은 열이 꼬리 파이프를 통해 배출되는 동안,

the heat that remains in the engine block needs to be absorbed, transported, and dissipated

엔진 블록에 남은 열은 흡수되고, 이동되고, 소멸돼야 한다.

to protect the metal components from deforming or even melting.

금속 제품이 변형되거나 녹는걸 방지하기 위해서다.

This is where the cooling system comes in.

이것은 쿨링 시스템이다.

A liquid gets circulated throughout the engine,

액체는 엔진을 순환한다.

but what kind of liquid can absorb all that heat?

어떤 액체가 그 열을 모두 흡수할 수 있을까?

Water may seem like an obvious first choice.

물은 확실한 처음 선택일지도 모른다.

After all, its specific heat,

더욱이,

the amount of energy required to raise the temperature

1도의 온도를 올리기 위해

of a given amount by one degree Celsius,

필요한 에너지 양인

is higher than that of any other common substance.

물의 비열은 일반적으로 다른 물질들보다 높다.

And we have a lot of heat energy to absorb.

그리고 우리는 흡수하기 위한 많은 열에너지를 가진다.

But using water can get us into deep trouble.

하지만 물의 사용은 매우 안좋을 수 있다.

For one thing, its freezing point is zero degrees Celsius.

첫번째로, 물의 어는점은 0도이다.

Since water expands as it freezes,

물이 얼면서 팽창하기 때문에

a cold winter night could mean a cracked radiator and a damaged engine block,

추운 겨울밤은 방열기와 엔진 블록에 손상을 가할수도 있다.

a chilling prospect.

으스스한 결과다.

And considering how hot car engines can get,

또한 차 엔진이 받는 뜨거움을 고려해보면,

the relatively low boiling point of 100 degrees Celsius

상대적으로 낮은 끓는점인 100도에서는

can lead to a situation that would get anyone steamed.

어떤것이 증발할지 모르는 결과를 낳을수도 있다.

So, instead of water, we use a solution,

그래서 물 대신에,

a homogeneous mixture consisting of a solute and a solvent.

용질과 용매의 균질적 혼합물을 사용한다.

Some of the solution's properties will differ depending on the proportion of solute present.

몇몇 용액의 특징은 용질의 비율에 따라 다를것이다.

These are called colligative properties, and as luck would have it,

그것들은 '총괄성'이라 부르고, 우연히도,

they include freezing point depression and boiling point elevation.

그들의 어는점은 낮아지고, 끓는점은 높아진다.

So, solutions have both a lower freezing point and a higher boiling point than pure solvent,

그래서 용액은 순수한 용매보다 낮은 어는점과 높은 끓는점을 가진다.

and the more solute is present, the bigger the difference.

그리고 용질이 많아질수록 그 차이는 더 커진다.

So, why do these properties change?

어째서 그런 특징들이 변화할까?

First of all, we need to understand that temperature is a measure

첫번째로, 우리는 온도가 입자의 평균 운동에너지의

of the particle's average kinetic energy.

측정이라는 것을 이해해야 한다.

The colder the liquid, the less of this energy there is,

액체의 온도가 낮을수록, 에너지는 더 적고,

and the slower the molecules move.

더 낮은 분자 움직임을 가진다.

When a liquid freezes, the molecules slow down,

액체가 얼었을 때, 그 분자는 느려지고,

enough for their attractive forces to act on each other,

서로 영향을 미치는 그들의 인력은 충분해지고,

arranging themselves into a crystal structure.

그들 스스로 결정 구조를 만든다.

But the presence of solute particles gets in the way of these attractions,

그러나 용질 입자의 존재는 그들의 붙음으로써 작용하고,

requiring a solution to be cooled down further before the arrangement can occur.

용액은 온도가 더 낮아진 후에야 배열이 발생할 수 있다.

As for the boiling point, when a liquid boils,

끓는점의 경우에서, 액체가 끓을 때,

it produces bubbles filled with its vapor,

그것은 증기와 함께 방울을 발생시키고

but for a bubble to form, the vapor pressure must become as strong

방울을 형성시키기 위해, 증기압은 일시적으로

as the atmosphere constantly pushing down on the surface of the liquid.

액체 표면을 누르고 있는 대기압만큼 강해져야 한다.

As the liquid is heated, the vapor pressure increases,

액체가 열을 받을 때, 증기압은 증가하고

and when it becomes equal to the atmospheric pressure,

그것이 대기압과 같아질 때,

the bubbles form and boiling occurs.

보글보글 끓는다.

A solution's vapor pressure is lower than that of pure solvent,

증기압이 순수한 용액의 것보다 낮으면

so it must be heated to an even higher temperature

높은 온도로 가열받아야만 하고,

before it can match the strength of the atmosphere.

그 후 그것은 대기압과 같아질 수 있다.

As an added bonus, the pressure in the radiator

추가적으로, 방열기에서 압력은

is kept above atmospheric pressure,

대기압보다 높고,

raising the boiling point by another 25 degrees Celsius.

끓는점은 25도 정도 높아진다.

The solution commonly used for a car's cooling system

차의 쿨링 시스템을 위해 공통적으로 사용된 해결방법은

is a 50/50 mixture of ethylene glycol and water,

에틸렌글라이콜과 물의 50대 50 혼합이다.

which freezes at -37 degrees Celsius and boils at 106 degrees Celsius.

그것의 어는점은 -37도이고 끓는점은 106도이다.

At the highest recommended proportion of 70 to 30,

제일 높은 비율은 70대 30이고,

the freezing point is even lower at -55 degrees Celsius,

이 때 어는점은 -55도 정도로 더 낮아지고,

and the boiling point rises to 113 degrees Celsius.

끓는점은 113도로 높아진다.

As you can see, the more ethylene glycol you add,

당신이 알듯이, 에틸렌글라이콜이 많으면 많을수록

the more protection you get, so why not go even higher?

더 보호되는데, 왜 더 높이지 않을까?

Well, it turns out you can have too much of a good thing

음, 맛있는 음식도 많이 먹으면 물린다는데...

because at higher proportions,

비율이 높기 때문에

the freezing point actually starts to go back up.

어는점은 다시 높아지기 시작한다.

The properties of the solution head towards the properties of ethylene glycol,

용액의 성질이 에틸렌글라이콜의 성질로 대두되고,

which freezes at -12.9 degrees Celsius,

그것의 어는점은 -12.9도로

a higher temperature than we attained with the solution.

이전의 용액보다 더 높은 온도이다.

The solution flows through the engine, absorbing heat along the way.

용액은 엔진을 따라 흐르면서 열을 흡수한다.

When it reaches the radiator, it's cooled by a fan,

방열기에 도달할 때, 팬에 의해 차가워지고

as well as air rushing through the front of the car

뿐만 아니라 공기는 차 앞을 통해 돌진한다.

before returning to the hot engine compartment.

그 후 용액은 뜨거운 엔진 칸으로 되돌아간다.

So, an effective and safe engine coolant

그래서, 효과적이고 안전한 엔진 냉각수는

must have a high specific heat, a low freezing point, and a high boiling point.

높은 비열과 낮은 어는점, 높은 끓는점을 가져야만 한다.

But instead of searching all over the world for the perfect liquid to solve our problem,

그러나 문제를 해결하기 위해 완벽한 액체를 찾기 보다는

we can create our own solution.

우리는 용액(해결책)을 만들 수 있다.