¶ 지식 정보
¶ 물의 끓는점과 어는점
¶ 증발과 끓음의 차이
증발은 끓는점 미만의 온도에서 액체의 표면에서만 천천히 일어나는 기화이고,
끓음은 액체가 끓는점에 도달했을 때 액체의 표면과 내부 전체에서 매우 강하게 일어나는 기화이다.
¶ 융해열(융해 엔탈피)
일정한 압력에서 녹는점에 도달한 순수한 고체 상태의 물질 또는 을 액체 상태로 변화시키는 데 필요한 열량이다.
단위는 주로 또는 (융해 엔탈피의 경우)을 사용한다.
¶ 기화열(기화 엔탈피)
일정한 압력에서 끓는점에 도달한 순수한 액체 상태의 물질 또는 을 기체 상태로 변화시키는 데 필요한 열량이다.
단위는 주로 또는 (기화 엔탈피의 경우)을 사용한다.
¶ 상변화
물질의 화학적 성질은 변하지 않고 상태만 고체, 액체, 기체 사이에서 변하는 과정이다.
외부의 압력이 일정하면 순물질의 상변화가 진행될 때, 온도가 일정하게 유지된다.
¶ 상변화에 따른 엔트로피와 엔탈피의 변화
고체 액체 기체로 갈수록 입자가 자유분방하게 움직이고,
이를 위해서는 에너지를 흡수해야 하므로 계의 엔트로피와 엔탈피가 모두 증가한다.
반대로 기체 액체 고체로 갈수록 입자가 둔하게 움직이고,
이를 위해서는 에너지를 방출해야 하므로 계의 엔트로피와 엔탈피가 모두 감소한다.
이를 정리하면 아래 그림과 같다.
¶ 상변화 예시
그림은 기압에서 얼음의 가열 곡선을 나타낸 것이다. 구간 에서 물질의 상태를 구해보자.
압력이 기압으로 일정하므로 상변화가 진행되는 동안 온도는 일정하게 유지된다.
- 에서 물질의 온도는 녹는점보다 낮고, 가한 열량은 온도를 높이는 데 쓰여 물질의 온도는 상승하므로 물질의 상태는 고체(얼음)이다.
- 에서 물질의 온도는 녹는점에 도달했고, 가한 열량은 상변화시키는 데 쓰여 물질의 온도는 일정하므로 물질은 고체에서 액체(물)로 변하는 과정에 있다.
- 에서 물질의 온도는 녹는점과 끓는점 사이에 있고, 가한 열량은 온도를 높이는 데 쓰여 물질의 온도는 상승하므로 물질의 상태는 액체(물)이다.
- 에서 물질의 온도는 끓는점에 도달했고, 가한 열량은 상변화시키는 데 쓰여 물질의 온도는 일정하므로 물질은 액체에서 기체(수증기)로 변하는 과정에 있다.
- 에서 물질의 온도는 끓는점보다 높고, 가한 열량은 온도를 높이는 데 쓰여 물질의 온도는 상승하므로 물질의 상태는 기체(수증기)이다.
¶ 적용 문항
¶ 1번 문항
¶ 2번 문항
정답: $5$
ㄱ. 고체 액체 기체로 갈수록 입자가 자유분방하게 움직이고,
이를 위해서는 에너지를 흡수해야 하므로 계의 엔트로피와 엔탈피가 모두 증가한다.
그러므로 의 엔트로피는 에서가 에서보다 작다. (O)
ㄴ. 는 에 도달할 때까지 고체 상태이고,
의 온도를 만큼 높이는 동안 가해진 열량은 이다.
비열이 이고, 질량이 인 물체에 열량 가 가해질 때 물체의 온도 변화를 라 하면, 이므로
,
,
이다. (O)
ㄷ. 기화열은 일정한 압력에서 끓는점에 도달한 순수한 액체 상태의 물질 또는 을 기체 상태로 변화시키는 데 필요한 열량이다.
끓는점에 도달한 을 로 변화시키는 데 가해진 열량은 이다.
그러므로 을 로 변화시키는 데 필요한 열량은 이고,
의 기화열은 이다. (O)
따라서 정답은 번이다.