물의 삼태변화와 온도 변화에 대해 알려주세요
물이 고체, 액체, 기체로 변화하는 과정인 삼태변화에 대해 설명해주시고 온도 변화와의 관계를 알려주세요 그리고 물의 녹는 점과 어는 점 이와 관련된 물리학적 개념을 설명바랍니다
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.
냉동고의 온도는 약 -4℃로 물의 어는점인 0℃보다 낮습니다.
물은 차가운 냉동실에서 자신이 가진 열을 빼앗기게 되고 0℃이하가 되면 얼어 얼음이라고 하는 고체가 됩니다.
또는 라면을 먹기 위해 냄비에 물을 끓이는 상황을 생각해 봅시다.
냄비에 열을 가하면 물의 온도는 급격히 오르고 물의 끓는점인 100℃이상에서 물이 끓는 것을 관찰할 수 있습니다.
냄비안의 물은 열을 흡수하여 100℃ 이상에서 수증기라고 하는 기체가 됩니다.
물 분자의 고체 - 액체 - 기체로의 상태 변화는 수소 결합의 형성에 의한 분자의 배열과 관련이 있습니다.
산소와 수소 원자 사이에 형성된 화학적 결합인 강한 공유결합과 달리 물 분자들간의 수소 결합은 열에 의하여 쉽게 끊어지거나 결합됩니다.
고체(얼음) 상태애서 대부분의 물 분자들은 서로 수소결합을 하며 규칙적으로 배열됩니다.
물 분자들은 고체상에서 육각형의 결정구조를 이루게 됩니다.
따라서 액체인 물로 존재할 때 보다 부피가 약간 늘어나는 것 입니다.
페트병에 물을 채운 뒤 얼리면 페트병이 빵빵하게 부풀어 얼음이 얼어있는 것을 관찰할 수 있습니다.
이러한 현상이 물 분자들이 고체상에서 육각형의 결정 구조를 형성하여 부피가 증가하는 것을 보여주는 예입니다.
고체상태의 물 분자들은 부피와 모양이 고정되어 있다는 특징이 있습니다.
액체(물) 상태에서 물 분자들은 고체 상태보다는 서로 수소 결합을 적게 이룹니다.
따라서 물 분자간의 거리가 고체일 때 보다 약간 멀어지는 것이 가능합니다.
물 분자들의 이동은 비교적 자유로워 지고 부피는 약간 변화할 수 있으며 모양은 자유롭게 변화합니다.
기체(수증기) 상태에서 물 분자들의 수소결합은 모두 끊어지며 분자간 거리는 매우 멀어집니다.
각각의 물 분자들은 이제 서로 멀리 떨어져 상호작용을 하는 것이 어려워 집니다.
뜨겁고 가벼워진 물 분자들은 공기중에서 자유롭게 이동하며 부피와 모양이 무한하게 변화할 수 있습니다.
안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다.물이 고체, 액체, 기체로 변화하는 것은 상태 변화라고 합니다. 물의 상태 변화는 온도에 따라 결정됩니다.
물이 고체 상태에서 액체 상태로 변화하는 것을 녹이는 것이라고 합니다. 이 과정에서는 물 분자들이 고체 상태에서의 정적인 위치에서 떨어져 나와서 액체 상태에서는 자유롭게 움직입니다. 물 분자들 사이의 결합이 약해져서 이러한 변화가 일어나게 됩니다. 녹이는 온도는 0℃ 입니다.
액체 상태에서 기체 상태로 변화하는 것을 수증기가 되는 것이라고 합니다. 이 과정에서는 물 분자들이 액체 상태에서 떨어져 나와서 자유롭게 움직입니다. 물 분자들이 액체 상태에서의 상호작용이 약해져서 이러한 변화가 일어나게 됩니다. 수증기가 되는 온도는 100℃ 입니다.
안녕하세요. 박병윤 과학전문가입니다.
- 물의 고체 상태는 얼음인데, 1기압이고 온도가 0℃ 이하라면 물이 얼어서 얼음 즉, 고체로 상태변화가 일어납니다.
- 액체는 고체보다 입자의 움직임이 자유롭기 때문에 흐르는 성질을 가지고 있고, 부피는 일정하지만, 그릇의 모양에 따라 모양이 변하기도 합니다.
→물은 액체 상태의 물질로 1기압 상태에서 온도가 0℃ 이상, 100℃ 이하일 때 액체 상태로 존재합니다.- 기체는 물질을 이루는 입자 사이의 거리가 고체, 액체와 비교하여 매우 멀기 때문에 입자 사이에서 작용하는 힘이 거의 없습니다. 따라서 기체는 담는 그릇이나 가하는 힘에 따라 그 모양이나 부피가 변합니다.
수증기는 물의 기체 상태인데, 액체 상태인 물이 끓거나 증발하여 만들어지고, 또 고체 상태의 얼음이 액체 상태를 거치지 않고 기체로 바로 승화되어 만들어지기도 합니다.
감사합니다.
