상식적으로 잘 알고 계시듯이 물질의 상태는 고체, 액체, 그리고 기체 상태로 구분되며, 고체에서 액체로 변화하는 온도를 녹는점, 액체가 기체로 변화하는 온도를 끓는점이라고 합니다. 물의 녹는점은 0°C, 그리고 끓는점은 100°C 입니다. 물질의 변화는 온도에 의해서 이루어질 수 있으며 가정된 조건하에서 일정하게 물질의 변화가 일어나게 되는 것 입니다. 아래 글에서 끓는점과 녹는점 온도의 차이에 대해서 알아보겠습니다.
끓는점과 녹는점 온도 차이, 물질의 변화
평균 기압으로 가정
녹는점과 끓는점은 가정된 조건이 있으며 흔히 알고 있는 녹는 점, 끓는 점의 값은 우리가 일상생활을 하는 곳에서 평균 기압으로 대기압이 1 기압 (1 atm=101.3kPa=760mmHg) 이라고 가정했을 때의 값이라고 할 수 있습니다. 만약 압력에 변화가 생긴다면 녹는점과 끓는점의 값도 그에 따라 변화하게 됩니다.
온도와 압력의 관계
물질의 상태는 온도 뿐만 아니라 동시에 압력과도 밀접한 관계를 갖고 있는데 물의 끓는점이 압력과 관계가 있기 때문에 산에서는 물이 낮은 온도에서 끓어 밥이 맛있게 지어지지 않게 됩니다. 이런 현상들 외에도 많은 현상들이 바로 압력과 끓는점 그리고 녹는점과의 관계로 설명될 수 있을 것 입니다. 그중에 하나가 드라이 아이스의 승화작용 즉 고체가 기체로 상태 변화를 하는 현상입니다.
끓는점
주전자에 물을 넣고 오랜 동안 가열 하면 물이 점점 줄어 들게 됩니다. 그리고 빨래한 옷을 햇빛에 말리면 옷에 있던 물기가 전부 없어져 바짝 마르게 됩니다. 하나는 끓여서 물이 줄어든 것이고 다른 하나는 햇빛에 말려서 물기가 줄어든 것입니다. 두가지 모두 액체가 기체로 변하는 기화 현상 입니다. 이와 같이 접시의 물이 저절로 줄어들거나 빨아 놓은 빨래가 마르는 것처럼 액체 표면에서 일어나는 기화 현상을 증발이라고 합니다.
물의 끓는점
물이 끊을 때와 같이 액체의 내부에서 일어나는 기화현상을 끓음 이라고 합니다. 물질마다 기화가 일어나 온도를 끓는점 이라고 하는데 일단 끓는 물에 도달하면 물질의 온도는 더 이상 올라가지 않습니다. 물은 100도에서 끓습니다. 끓는점 100도가 넘으면 나머지 열은 물이 수증기로 변할 때 쓰이는 기화열이 됩니다. 그래서 물은 항상 끓는점 100도를 유지 하게 되는 것 입니다.
다양한 물질의 끓는점
그렇지만 돌을 끓는 물속에 넣고 아무리 가열 해도 끓거나 모양이 변하지 않습니다. 돌은 끓는점이 없는 걸까요. 쉽게 생각해보시면 화산이 폭발 할 생각해 보시면 땅속에 있는 쇠, 돌, 흙 들이 마구 끓고 녹아 흐르는 것을 알 수 있습니다. 이처럼 돌에도 끓는 점이 있으며 온도가 너무 높아서 측정하기 어렵습니다. 이외에도 철은 2,750도에서 끓고 소금은 1,390도에서 끓습니다. 에탄올은 78.5도에서 끓습니다. 이런식으로 물질마다 끓는점이 다르기 때문에 이것이 물질의 중요한 성질이 됩니다. 따라서 어떤 물질인가를 알아내는데는 끓는점이 이용되기도 합니다.
녹는점
얼음을 가열하면 물이 되고 물이 흐리면 얼음이 됩니다. 얼음 뿐만 아니라 철이나 구리 같은 금속 도가 열라면 액체가 됩니다 그리고 액체가 된 금속을 시키면 다시 고체가 됩니다. 액체 상태에서 고체가 되는 현상을 응고 라고 합니다. 고체상태인 물질이 가열 되어 액체의 상태가 되는 현상을 융해 라고 합니다. 물질을 용해시키기 위해서는 일정 열이 필요하며 이때의 온도를 녹는점 또는 융점이라고 합니다. 그리고 물질이 응고 할 때 온도를 어는 점 이라고 합니다. 순수한 물질의 경우에는 정해진 온도에서 고체에서 액체로 각각 변합니다.
금속의 종류에 따른 녹는점
녹는 점은 금속 의 종류에 따라 다릅니다. 철은 무려 1,500도에서 녹기 때문에 칠판 위에서 촛농이나 버터 등을 녹일 수 있습니다. 그렇지만 수은은 영하 39도 라는 낮은 온도에서 고체가 액체로 변합니다. 그렇기 때문에 수은이 액체처럼 보이는 것입니다. 나프탈렌도 80도에서 액체로 변합니다. 나프탈렌은 녹일 때 주의할 점은 타기 쉬운 물질 이므로 직접 녹이지 말고 물에 중탕 해서 녹여야 합니다. 하지만 액체인 나프탈렌 기체로 만들기 위해서는 218도의 온도를 가열 해야 합니다.
끓는점과 녹는점 온도 차이 마무리
압력과 끓는점은 비례관계라고 할 수 있으며 압력이 높아지면 끓는점도 높아지며 압력이 낮아지면 끓는점도 낮아집니다. 압력밥솥은 내부 압력을 높이게 된다면 물의 끓는점이 높아지고 쌀이 높은 온도에서 빨리 익게 됩니다. 그래서 압력밥솥에 밥을 하게 된다면 시간도 적게 걸리고 높은 온도에서 조리가 되기 때문에 밥도 맛있게 됩니다.
높은 산에 올라가서 밥을 하게 되면 낮은 온도에서 물이 끓기 때문에 밥이 설익게 됩니다. 따라서 솥위에 돌을 올려두면 정상적으로 밥이 잘 되는 현상이 나타나게 되는 것 입니다. 라면을 끓일 때 스프를 먼저 넣고 끓이면 높은 온도에서 물이 끓기 때문에 라면이 더 빨리 익는 효과가 나타나게 됩니다.