물질의 삼태에 대해서
물질의 삼태에 대해서
고체, 액체, 기체의 3가지 상태를 물질의 3태라고 한다.
물질은 온도나 압력에 의해 고체, 액체, 기체의 삼태로 변화한다.
고체에서 액체로 변화하는 것을 융해라고 부른다.
액체에서 기체로 변화하는 것을 기화라고 부른다.
기체에서 액체로 변화하는 것을 응축(액화)이라고 부른다.
액체에서 고체로 변화하는 것을 응고라고 부른다.
고체가 액체를 거치지 않고 기체가 되는 것, 또는 기체가 액체를 거치지 않고 고체가 되는 것을 승화라고 한다.
1개체, 액체, 기체의 차이는
기본적으로는 분자연계의 차이이다.
고체는 규칙적으로 분자가 연결되어, 기체는 분자가 뿔뿔이 존재한다.
물질에 열을 가하면 분자간의 진동이 커져, 규칙적으로 연결되어 있던 것이 뿔뿔이 흩어진다.
이로 인해 융해나 기화가 일어난다.
부피의 변화도 진동이 커져 일어난다.
물질을 분자의 연결과 진동으로 생각하면
분자가 규칙적으로 연결되어 있는 것을 고체라고 부른다.
그 고체에 열이 가해지거나 하면 분자의 열운동이 커져, 확대가 생겨난다.
그것이 물질의 부피가 커지는 것이라고 생각할 수 있다.
게다가 열이 가해지면 분자의 열운동이 심해져서, 어느정도 자유도가 증가한다.
그 상태가 액체라고 생각할 수 있다.
또, 열이 가해지면 1개 1개의 분자가 자유롭게 움직일 수 있게 된다.
그것이 기체이다.
분자의 열운동의 격렬함 정도를 온도로 나타낸다.
따라서 고체, 액체, 기체가 될수록 온도는 높아진다.
증발이란?
액체의 표면에서 기화가 일어나는 것을 증발이라고 하며, 액체의 내부에서도 기화가 일어나는 것을 비등이라고 한다.
액체가 끓는점에 이르지 않아도 증발은 일어난다.
쉽게 다시풀어서 이야기하면
삼태 변화란?
물은 0℃에서 얼음이 되고(응고), 반대로 얼음은 0℃에서 물이 됩니다(융해).
또 물은 100℃에서 수증기가 되고(기화), 반대로 수증기는 100℃에서 물이 됩니다(액화).
즉 얼음은 고체, 물은 액체, 그리고 수증기가 기체입니다.
이러한 변화를 삼태변화라고 부릅니다.
세 상태를 넘나들기 때문이죠.
그러나 액체 물←→기체의 수증기 사이의 변화는 100℃ 미만에서도 일어나고 있습니다.
즉 빨래가 마르는 원리입니다.
100℃가 되지 않으면 수증기가 되지 않는다면 다림질을 하지 않으면 세탁물이 마르지 않습니다.
상온에서도 「증발」에 의해서 물에서 수증기로, 「응결」에 의해서 수증기에서 물방울로 변화합니다.
기체, 액체, 고체의 정의에 대한 정의는 매우 어려운 문제입니다.
고체란?
"고체는 물질의 상태의 하나.고체 내의 원자는 서로 강하게 결합되어 있어 규칙적인 기하학적 격자 형태로 나열된 경우(금속이나 보통 얼음 등의 결정)와 불규칙적으로 나열된 경우(유리 등의 아모르퍼스)가 있다.
"고 기록된 바와 같이 구성원소(분자)가 자유롭게 움직일 수 없는 상태의 물질입니다.
액체란?
"물질의 삼태의 하나이다.
기체처럼 유동적이며 용기에 맞춰 모양을 바꾼다.
액체는 기체에 비해 압축성이 작다.
기체와는 달리 용기 전체로 퍼지지 않고 거의 일정한 밀도를 유지한다."고 쓰여진 것처럼 분자의 열운동이 분자의 결합에너지보다 작은 물질입니다.
기체란?
"기체는 액체와 함께 유체이지만, 분자의 열운동이 분자간 힘을 웃돌고 있어 액체 상태에 비해 원자 또는 분자가 보다 자유롭게 움직일 수 있다.
통상적으로는 고체나 액체보다 입자 사이의 거리가 훨씬 크고, 따라서 밀도가 가장 작아진다.
또, 압력이나 온도에 의한 부피의 변화가 심하다."라고 쓰여져 있는 물질입니다.
이들 상태의 변화는 온도, 압력에 따라 달라집니다.
상태변화에 용융, 비등, 승화 등의 현상이 있습니다.
특히 액체일 경우 액체라고도 기체라고도 정의되지 않는 초임계 상태가 있습니다.
물의 경우 압력 22.12MPa, 온도 374.15°C 이상의 고온, 고압이 되면 초임계수라고 해서 기체나 액체라고도 정의되지 않는 상태가 됩니다.
요구르트는 위의 정의에 따르면 분자가 자유롭게 움직일 수 없는 상태(응고체, 흐르지 않고 형태를 유지하는 상태)이므로 매우 부드러운 고체입니다.
저어도 온도가 올라가지 않으면 고체입니다.
