압력이 낮아지면 왜 끓는점도 낮아지나요?
안녕하세요. 외부의 압력과 증기 압력이 동일할 때 온도는 모두 끓는 점이라고 하며 외부의 압력이 대기압으로 1atm일 때 증기압이 이를 만족하고 이때 온도를 정상 끓는 점이라고 한다고 들었습니다. 그런데 이때 왜 압력이 낮아지면 끓는 점도 낮아지는 것인가요?
안녕하세요. 네 질문해주신 것과 같이 끓는점이 압력과 연관되는 이유는 물질이 끓는 과정이 곧 액체 내부의 증기압이 외부 압력과 같아지는 순간이기 때문인데요, 액체가 끓는다는 것은 단순히 표면에서 기화가 일어나는 것이 아니라, 액체 전체에서 기포가 형성되어 기체가 되어 올라오는 상태를 의미합니다. 이때 액체 내부 기포가 유지되려면, 기포 속의 증기압 ≥ 외부 압력이어야 하기 때문에 따라서 끓는점은 액체의 증기압이 외부 압력과 같아지는 온도인 것입니다.
또한 증기압은 온도가 높아질수록 커지는데요, 이는 입자 운동이 활발해져 기체로 빠져나가려는 경향이 커지기 때문입니다. 만약 외부 압력이 낮아지면, 그 압력을 이기기 위해 필요한 증기압도 낮아지는데요 즉, 낮은 압력에서는 액체가 굳이 높은 온도까지 올라가지 않아도 외부 압력과 증기압이 같아지므로, 더 낮은 온도에서 끓을 수 있는 것입니다. 감사합니다.
1명 평가안녕하세요. 정철 박사입니다.
물질의 삼중점이란것이 있습니다 액체 고체 기체상태를 그린 그래프인데 온도와 압력의 상관관계로 압력이 낮아지면 끓는점도 낮아집니다
안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
끓는점이란 액체가 기체로 변하는 온도를 말합니다. 더 정확히는, 액체의 증기압이 외부 압력과 같아지는 순간의 온도입니다.
압력이 낮아지면 끓는점도 낮아지는 이유는 증기압과 외부 압력의 균형 때문입니다. 액체는 온도가 올라가면 분자들이 더 빠르게 움직이고, 표면에서 증발하려는 증기압이 커집니다. 끓기 위해서는 이 증기압이 외부 압력과 같아져야 합니다.
그런데 외부 압력이 낮아지면, 액체가 그만큼 낮은 온도에서도 증기압이 외부 압력에 도달할 수 있기 때문에 압력이 낮아지면 끓는점도 낮아집니다.