드라이아이스는 왜 액체를 거치지 않고 바로 기체가 될까요?

Question

안녕하세요.

드라이아이스는 현대사회에서 냉장보관을 위해 아주 용이하게 사용되고 있는데요. 이 드라이아이스는 어떻게 바로 고체에서 기체로변동이 가능한가요?

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

드라이아이스는 이산화탄소의 고체 형태입니다. 일반적인 물질은 고체 → 액체 → 기체의 순서로 상태가 변하지만, 드라이아이스는 액체 상태를 거치지 않고 바로 기체로 변합니다.

그 이유 는이산화탄소가 액체로 존재하려면 온도 -56.6°C, 압력 5.1기압 이상이 필요하지만 하지만 우리가 사는 일반적인 대기 조건(1기압, 상온)에서는 이 조건이 충족되지 않기 때문에 액체 상태가 불가능합니다. 그래서 드라이아이스는 고체에서 바로 기체로 승화하게 되는 것입니다.

Answer 2

안녕하세요. 정철 박사입니다.

드라이아이스는 원래 기체입니다 이를 고압 저온으로 압축하여 고체가 된것이지만 기체기때문에 액화없이 기화하는것입니다

Answer 3

안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 고체 상태의 이산화탄소에 해당하는 드라이아이스가 액체를 거치지 않고 바로 기체로 승화하는 이유는 이산화탄소의 상평형 조건인 온도와 압력과 관련이 있는데요, 우선 이산화탄소의 고체, 액체, 기체가 모두 존재할 수 있는 삼중점은 약 –56.4 ℃, 5.1기압의 조건인데요, 이처럼 삼중점은 고체, 액체, 기체가 동시에 존재할 수 있는 온도·압력 조건인데, 이 값보다 낮은 압력에서는 액체 상태의 이산화탄소가 존재할 수 없습니다. 반면에 우리가 살고 있는 지구 표면의 대기압은 약 1기압으로, 삼중점 압력인 5.1기압보다 훨씬 낮습니다. 따라서 드라이아이스는 1기압, 즉 대기압에서 두면 온도가 올라가면서 고체 상태가 불안정해지는데요, 하지만 이때 액체 상태의 이산화탄소는 안정적으로 존재할 수 없으므로, 고체가 직접 기체로 변하는 승화가 일어나는 것이며, 따라서 드라이아이스는 액체를 거치지 않고 바로 기체로 변하는 것입니다. 감사합니다.