이과쪽을 선택한 고등학생이라면, 자연대·공대 계열의 대학교를 다니고 있는 학생이라면 누구나 들어봤을 증기압.
영어로는 vapor pressure 입니다.
많이는 들어봤는데 어디다가 써먹었더라? 하고 의문이 드는게 바로 증기압입니다.
위에 있는 그림을 보면 알겠지만, 증기압으로 어떤 현상을 말할 수 있냐면...
바로 끓는점 입니다!
액체가 열을 받으면 기체가 되는 것은 당연합니다.
닫힌 계에서 열을 주어 액체가 기체가 되면 그 증기들 때문에 압력이 높아집니다.
온도가 높아지면서 압력도 함께 올라가다가 대기압(760mmHg, 그림에서 분홍색 선)과 만나는 지점의 온도를 우리가 끓는점이라고 하는 것입니다.
방금 앞서 말한 압력이 바로 증기압일까요?
대부분의 학생이 알고 있고, 증기압을 서술하라고 하면 이와 같이 설명하곤 합니다.
"증기들로 인한 압력입니다"
하지만 저렇게 답하면 20점짜리 대답입니다.
더욱 가혹하게 말하자면 틀린 대답이라는 말이지요.
| Q. 다음 중 증기압에 대한 설명으로 옳은 것은? |
한번 대학교 과외선생님처럼 문제를 내 보았습니다 :D
문제! 다음 중 증기압에 대한 설명으로 옳은 것은 무엇일까요?
1번. 일정부피, 일정온도에서 한 물질이 기체로 가득 차 있을 때 측정되는 압력.
2번. 일정부피, 일정온도에서 한 물질이 액체로 가득 차 있을 때 측정되는 압력.
과연 뭐가 정답일까?
당연히 1번 아니야 하셨나요?
사실은 둘다 땡! 입니다. 땡인 걸 알아차리셨다면 이 포스트를 더이상 읽지 않으셔도 될 것같네요 :D
사실 문제가 치사하긴 했지요? 보기에도 없는 문제를 내다니요!!
하지만 과학이라는 것에는 보기가 없습니다. 자신이 정확한 개념을 이미 알고있어야 하는 것이지요.
또한 보기에는 없지만 착각하는 보기 중의 하나는, 그 물질이 당연히 '수증기' 인 줄 아시는 분도 많더라구요! 물이 증발해서 얻는 기체의 압력을 증기압이라고 착각하시는 겁니다.
이부분은 미리 답을 해드리지요. 물 뿐만 아니라 임의의 물질, 예를들어 기름이나 아세톤, 과산화수소수등등 어떠한 물질이라도 상관 없는 것입니다.
그렇다면 도대체 증기압(vapor pressure)의 정확한 뜻은 무엇일까요?
| Vapor pressure(증기압)이란? |
우선 증기압을 측정하기위해서는 설정해 주어야할 몇 몇 것들이 있습니다.
1. 측정되는 부위: 일정 부피로서 주위와의 에너지나 물질의 출입이 없는 닫힌 계여야한다.
2. 측정되는 온도: 증기압은 일정한 온도에서의 압력을 말하므로 일정 온도를 유지시켜야한다.
즉, 증기압은 닫힌계, 일정부피에서 이뤄지며 어떠한 온도에 따른 값이라는 것입니다.
또한 그 값은 어떻게 측정하느냐?
임의의 물질이 닫힌계, 일정부피, 일정온도에서 액상과 기체상이 공존하며, 그 두 상이 동적평형상태일 때의 압력을 증기압이라고 하는 것입니다.
문제에 나왔던 두 보기와 차이를 아시겠나요?
우선 측정하는 계에는 액체와 기체가 공존합니다.
두번째, 액체와 기체가 다 있긴하지만 반드시 '동적평형상태'에 있어야 합니다.
가장 중요한 키워드는 바로 동적평형상태인데요.
모르시는 분들을 위해 간략하게 설명해 놓았습니다.
그렇다면 이런 의문이 들기도 하지 않을까요?
옆에 있는 그림처럼,
1. 액체가 조금있을때
2. 액체가 많이 있을때
상관없는것일까.
동적평형상태에 도달할 수 있을 만큼의 충분한 액체가 있다면 그 이상넣어줘도 상관없다.
동적평형상태에서는 증기압이 항상 같게 나오기 때문이다.
물론 동적평형상태가 되기도 전에 액체가 다 증발해버리면 ..좋은 데이터가 나올리가없다!!
충분한 액체가 있어야 된다는 말씀!
| 결론 |
이쯤에서 백과사전을 이용해서 결론을 맺어 보는 것도 좋을 것같다.
액체 또는 고체에서 증발하는 압력으로, 증기가 고체나 액체와 동적평형상태에 있을 때의 포화증기압을 말한다. 같은 물질이라도 온도가 높아지면 증기압이 높아진다. 건습구습도계를 사용하여 계산하면 증기압을 알 수 있다.
한 마디마다 중요한 말을 요약해서 나타낸 아주 정확한 문장이다.
우선, 고체나 액체가 증발해서 생긴 압력이라는 점. (여기서, 고체의 경우는 승화물질)
둘째, 동적평형상태에 있을 때 측정해야된다는 점.
셋째, 임의의 물질이라는 점( 절대로 수증기만 말하는 것이 아니다)
이 정도만 기억해 주어도 어디가서 증기압, Vapor pressure 에 대해서 정확하게 안다고 할 수 있을 것이다.
참고: 증기압, vapor pressure, 포화증기압, 증기장력 은 모두 같은 말입니다.
-끝-
정보가 도움이 되셨거나, 의문이 드는 사항이 있으시면 댓글 달아주세요 :D
'공부자료 > 수학 과학' 카테고리의 다른 글
| 기초적이지만 중요한 실험기구 (2) | 2011.03.15 |
|---|