▶   증발과 액화: 평형
 
 
 

뚜껑을 닫지 않은 컵에 물을 담아두면 시간이 흐른 후 물은 모두 증발합니다. 반면, 컵에 반쯤 물을 채우고 뚜껑을 잘 닫아두면 물의 양은 거의 변하지 않습니다. 그렇다면 증발이 전혀 일어나지 않는 걸까요? 주위의 온도를 높이면 어떤 일이 일어날까요? 알아봅시다.

다음과 같은 상황을 생각해 봅시다. 물과 공기 사이에 칸막이를 설치합니다. 그리고 공기 중의 물은 완전히 제거합니다. 그런 다음 칸막이를 치웁니다. 시간이 흐르면서 어떤 변화가 일어날까요?

 

 

칸막이가 제거되는 순간 물은 공기와 인접하게 됩니다. 물은 주위로부터 열을 흡수하여 증발하기 시작합니다. 시간이 흐를수록 기체상의 수증기 분자 수가 증가합니다. 그러다가 일정한 시간이 흐른 후에는 기체상의 수증기 분자 수가 변하지 않게 됩니다.(증발하는 물의 양이 작아 우리는 물이 없어졌다는 것을 눈지채지 못합니다.)

 

 

 이러한 상태가 유지되는 이유로는 다음 두 가지 가능성이 있습니다.

    <가능성1> 기화가 더 이상 일어나지 않는다.

    <가능성2> 일정 시간 동안 증발하는 분자수와 액화하는 분자수가 같다.

 

실제로 일어나는 일은 2번입니다. 일정 시간이 지난 후 기체 상태로 되는 속도와 액체 상태로 되는 속도가 같아져서 아무런 변화가 없는 것처럼 보이는 것입니다.

 

 


 

이렇게 시간이 흘러도 아무런 변화가 없는 상태를 평형 상태라고 합니다. 평형 상태에서 액체와 인접해 있는 기체 상의 단위 부피(예를 들어 1L)당 있을 수 있는 기체 분자수는 물질에 따라 다 다릅니다. 한 물질은 특정 온도에서 일정한 값을 갖습니다. 그리고 온도가 올라 가면 낮은 온도에서보다 더 많은 분자들이 기체상에 있을 수 있습니다.

 
 
  • 액체와 기체가 서로 접해 있을 때 기체상에 단위 부피 당 분자 수가 많은 물질의 특징은 무엇일까요?

 

     

    1) 분자 사이의 인력이 큰 물질
    2) 분자 사이의 인력이 작은 물질
    3) 밀도가 큰 물질

 

답) 2) 분자 사이의 인력이 작은 물질

액체 표면의 분자가 기체 상으로 가려면, 다른 분자들 사이의 인력을 끊어야 합니다. 같은 온도라면 분자 사이의 인력이 작을수록 인력을 끊을 수 있는 분자 수가 많기떼문입니다.

 

 

온도가 높아지면 단위 부피 당 기체 상에 있을 수 있는 분자 수가 더 많아질까요? 더 작아질까요? 많아집니다.

 

 

증발하기 위해서는 열이 필요한데, 온도가 높을수록 증발에 필요한 열을 많이 공급할 수 있기 때문입니다.

액체와 기체 상이 접해 있을 때 단위 부피 당 있을 수 있는 분자 수가 있다는 것은 날씨 현상과 깊은 관계가 있습니다. 그 중 하나인 습도에 대해 다음 절에서 알아보세요.

 

 

 

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