안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
우리가 주전자로 물을 끓일 때, 수증기가 막 나오지요? 그리고 하얀 김이 나는 것을 볼 수 있습니다.
주전자 주둥이에서 처음 나올 때는 온전한 기체였겠지만, 바깥공기와 닿으면서 수증기가 식습니다. 그러면서 물 분자가 액화되는 것입니다. 그래서 김이 발생합니다.
즉, 김은 수증기가 아니고, 액체상의 물입니다.
공기가 없어지면 압력이 0이 됩니다. 물론 이론상이고 실제로는 공기를 완벽하게 없앨 수 없으므로 아주 낮은 압력이 됩니다.
이렇게 되면 물질의 어는점과 끓는점이 매우 낮아지죠. 따라서, 주변의 온도가 끓는점 이상이라면 물이 끓어도 김이 생기지 않습니다.
물체의 상(고체, 액체, 기체)은 온도와 압력에 의해 결정됩니다. 우리는 1기압에 있으니까 0도에서 얼음이 물로 변하고, 100도에서 물이 수증기가 됩니다.
하지만 0.006기압보다 낮은 환경에서는, 물이 되지 않습니다. 얼음은 즉각 수증기가 되어버립니다.
0.006기압보다 낮은 환경이면 진공이나 마찬가지입니다. 진공은 0.001기압 이하를 말하므로, 실험에서도 이정도로 낮추었을 것입니다. 표를 보시면 0.001기압 정도일 때, 얼음과 수증기의 경계선(빨간선)이 0도 아래에 있음을 알 수 있습니다.
이런 상황에서 물이 들어갔다면 어떨까요? 즉시 수증기가 되려고 부글부글 끓게 됩니다. 물이라는 것은 있을 수 없는 상태니까요.
