액체가 고체보다 열팽창 정도가 큰 이유가 무엇인가요??
액체가 고체보다 열팽창 정도가 큰 이유가 뭔가요?? 일반적으로는 액체가 고체보다 열팽창 정도가 크다는데 그 이유가 궁금해요!!
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.
먼저 온도와 상태의 개념을 이해하시면 아! 하고 바로 이해가 가실겁니다.
물리학에서 온도란 입자, 분자의 평균 운동에너지(진동에너지+운동에너지)입니다. 즉, 온도가 높다는 것은 입자들의 운동이 활발하다는 의미입니다. 그리고 열이라는 것은 외부에서 입자에게 힘을 가하거나 에너지를 가해 운동에너지를 증가시키는 것입니다.
고체상태는 원자, 분자가 규칙적인 배열을 한 상태로 결합력으로 인해 아주 가까이 붙어있는 상태입니다. 액체는 불규칙적인 배열로 서로간의 결합력이 약하며 비교적 자유로운 상태입니다.
본론으로 돌아와 액체와 고체의 열팽창을 따졌을때, 같은 열에너지에 대해 액체가 훨씬 더 팽창할 수 있습니다. 이유는 고체는 액체보다 강한 결합력으로 결합되있어 외부에서 힘을 받아도 자유로워지는 정도가 작아 부피 팽창이 작습니다. 그런데 액체의 경우 고체보다 자유롭기 때문에 외부에서 힘을 받아 훨씬더 자유로워질 수 있기 때문에 부피 팽창이 고체보다 크죠.
열팽창은 온도가 높아지면 분자들이 얼마나 활발해져서 부피가 커지는가에 대한 수치입니다.
액체를 구성하는 분자들은 온도를 많이 받으면 기체가 되므로 부피변화가 매우 큽니다.
하지만 기체는 이미 기체이기 때문에 액체->기체 보다는 변화가 적습니다.
따라서 대부분 액체가 고체보다 열팽창 정도가 더 큽니다.
열팽창 지수는 입자간의 거리에 영향을 미칩니다. 열을 받으면 팽창하는 원리는 열에의해 입자의 활동이 활발해져서 입자간의 간격이 멀어지므로 인해 전체적으로 부피가 늘어나는 현상입니다. 상온에서 입자간의 간격은 기체>액체>고체 순으로 간격이 벌어져 있습니다. 하여 액체가 고체보다 팽창이 크게 나타납니다.