안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 물을 끓이면 물이 액체에서 기체가 되면서 물이 끓게되는데요. 이 물이 끓는 것도 외부 압력에 영향을 받습니다. 물을 끓이면 온도 즉 열에너지에 의해서 물분자들이 열에너지를 운동에너지로 바뀌면서 사이가 멀어져서 그로인해서 기체가 되는것인데요. 외부 압력이 높으면 그만큼 압력에 의해서 물 분자들이 사이가 멀어지지 못하게 되고 그러면 쉽게 끓기 못하게 되어서 더 높은 온도에서 물이 끓는 것입니다. 반대로 압력이 낮으면 물을 누르는 힘이 약하니깐 그만큼 물분자들이 조금의 운동에너지로도 사이가 벌어져서 더 빨리 끓게 되는 것입니다.
끓는다는 것은 운동에너지가 상대적으로 큰 분자들이 모 여서 외부압력을 이기고 기포로 성장할 수 있는 것이므 로, 다른 물분자들의 인력이 약한 액체 표면에서 탈출하 는 증발과 달리 지속적인 에너지를 열로 전달받을 수 있 는 곳이 통상 기포가 발생하는 곳이 된다. 보통은 1 기압 에서의 값을 말하며 그 물질의 고유한 상수(유빛)가 된다.
예를 들어 물의 경우는 100°C이다.끓는점은 액체의 증기 압이 외부의 압력과 같아지는 온도이므로 외부의 압력에 따라 변화하게 된다. 외부의 압력이 커질수록 끓는점은 높 아지고 외부압력이 낮아지면 끓는점도 낮아지는데 실제 에베레스트산 정상에서의 대기압은 250Torr정도이며 이 때 물의 끓는점은 80°C이다(1atm= 760mmHg).
산이나 고지대에서는 공기의 기압(압력)이 떨어집니다. 압력이 감소하면 액체의 끓는점이 낮아지게 됩니다. 그래서 밥이 설익게 되는 것이죠.
물이나 액체가 끓어 기체가 되는 것은 분자간 인력(전기력)을 끊고 자유로워지는 것입니다. 그런데, 이 액체를 누르는 공기 압력이 강해지면 자유로워지는데 더 많은 에너지가 필요하고 압력이 약해지면 더 쉽게 자유로워질 수 있습니다. 그래서 기압이 낮아지면 기체가 되는데 비교적 쉬워져 끓는점이 낮아지는 것이죠.
액체가 끓는다는 것은 액체가 기체로 변하는 것을 말합니다. 액체가 끓기 위해서는 기체로 변하기 위한 에너지가 필요합니다. 이 에너지는 기압에 따라 달라집니다. 기압이 낮으면 액체가 기체로 변하기 위한 에너지가 적게 필요합니다. 따라서 기압이 낮으면 액체의 끓는점이 낮아집니다. 반대로 기압이 높으면 액체가 기체로 변하기 위한 에너지가 많이 필요합니다. 따라서 기압이 높으면 액체의 끓는점이 높아집니다.
예를 들어, 지구의 표면에서 물의 끓는점은 100도입니다. 그러나 해발 2,000미터의 고도에서는 기압이 낮아지므로 물의 끓는점은 90도 이하로 떨어집니다. 반대로 해저에서는 기압이 높아지므로 물의 끓는점은 100도 이상으로 올라갑니다.
기압이 낮을수록 물의 끓는점이 낮아집니다. 이는 기압이 낮을수록 공기 중의 분자 수가 적어져서 물의 증기압이 낮아지기 때문입니다. 물의 증기압은 액체 상태의 물에서 기체 상태의 물로 전환되는 물질의 양을 나타내는 압력입니다. 증기압이 외부 압력과 같아지는 온도를 끓는점이라고 합니다 그래서 기압이 낮을수록 액체 상태의 물에서 기체 상태의 물로 전환되는 물질의 양이 적어져서 끓는점이 낮아집니다.
기압이 높을수록 주변에 가해지는 압력이 커지기 때문에, 물 분자들이 기체 상태로 변하기 위해서는 더 높은 에너지를 가져야 합니다. 높은 압력 아래에서는 분자들이 더 밀도가 높고 빠르게 움직이며, 이는 분자 간 상호작용을 강화시킵니다.
물 분자들이 더 강하게 상호작용하고, 압력이 커지면 분자들 사이의 인력이 압력에 의해 균형을 유지하기 위해 균형 상태에 도달하기 위해 더 많은 열 에너지가 필요하게 됩니다. 따라서, 물 분자들이 기체 상태로 변하려면 보다 높은 온도에서 더 많은 에너지를 흡수해야 합니다. 그래서 기압이 높아질수록 물의 끓는점은 상승하게 됩니다.
