열에 의해서 물질의 상태가 변하게 되며 고체, 액체, 기체등으로 변화하게 됩니다. 물이 낮은 온도에서는 결국 얼음으로 변하고 얼음을 가열하면 물이 되고, 물을 계속 가열하면 수증기가 됩니다. 수증기에서 온도가 낮아지게 된다면 물로 변하게 되며, 물을 냉각하면 얼음으로 상태가 변화하게 됩니다. 이와 같이 물질에 열을 가하거나 냉각하면 물질의 상태가 변화하게 되며 이를 상태 변화라고 합니다.
열에 의한 물질의 상태 변화
용해와 응고
초의 경우에는 분명히 고체의 형태이며 고체 상태의 초가 불에 타는 것이 아닙니다. 고체인초가 녹아서 액체 상태가 되면서 결국에는 기체로 변하게 되는 것 입니다. 이렇게 고체가 열을 받고 녹아서 액체가 되는 것을 융해 라고 합니다. 이후에 고체가 융해 하는데 필요한 열을 융해열 이라고 합니다. 딱딱한 고체를 가열하면 분자나 원자의 운동이 활발해지고 규칙적으로 결합되어 있던 이미 약해지면서 분자나 원자가 더욱 자유롭게 움직일 수 있게 되는 것입니다.
융해열과 응고열
고체가 액체로 변하는 동안 융해하는데 열이 사용 되기 때문에 온도는 일정하게 유지 되는 것입니다. 이 온도를 녹는점 이라고 하며 반대로 액체가 가지고 있던 열이 식게 된다면 분자 활동이 활발하지 못하고 고체 상태가 됩니다. 이처럼 액체가 고체로 변하는 것을 응고라고 합니다. 이때 빠져나가는 열을 응고열이라고 합니다. 이때 융해열과 응고열의 크기는 같습니다.
기체와 기화열
바닥에 떨어진 물방울의 경우 시간이 경과 하면서 증발해서 사라지게 됩니다. 또한 물을 가열 하면 수증기로 변해서 공기중으로 올라가게 됩니다. 이와 같은 액체가 기체로 변하는 것을 기화 라고 합니다. 이때 필요한 열을 기화열 이라고 합니다. 기화열의 경우 액체가 기체로 바뀔 때 발생하게 됩니다. 분자 운동의 힘으로 사용되게 됩니다. 고체보다는 액체의 분자 활동이 활발하며 액체에서 어느정도 분자들이 결합 하는 힘이 있습니다. 액체의 분자가 가진 이런 힘을 뿌리치고 튀어나가게 하는 힘이 기화열 입니다.
액체와 액화
냄비에 물을 가열하면 수증기가 나오지만 냄비의 뚜껑을 열면 많은 수증기가 모여서 물방울로 맺혀 있는 것을 쉽게 볼 수 있습니다. 냄비의 뚜껑으로 미쳐 빠져 나가지 못한 기체가 차가운 부분과 만나서 열을 빼앗기면서 액체로 바뀌는 것입니다. 이렇게 기체 수증기가 액체 인 물로 바뀌는 것을 액화 라고 합니다.
승화
요즘 식재료 같은 종류의 택배를 받아 보시면 안에 내용물이 상하지 않도록 않도록 포장 용기속에 흰덩어리가 함께 포장되어 있는 것을 볼수 있을 것입니다. 이렇게 함께 드라이아이스가 포장되어 옵니다. 드라이아이스는 시간이 지나도 열로 녹여도 액체로 변하지 않고 기체로만 변하게 됩니다. 또한 옷장에 넣어두는 나프탈렌의 경우에도 상온에 올려 두어도 액체로 변하지 않고 고체에서 직접 기체로 바뀌어 버립니다. 시간이 지나면 그 크기가 매우 작아지거나 아무것도 남지 않게 되는 게 나프탈렌 입니다. 이렇게 고체에서 액체로 변하지 않고 바로 기체로 변하는 것을 승화라고 합니다. 반대로 기체에서 액체로 변하지 않고 바로 고체로 바뀌는 것도 승화라고 합니다. 수증기가 물로 바뀌지 않고 서리나 성에로 변하는 현상도 모두 승화에 해당 되는 것 입니다.
열에 의한 물질의 상태 변화 마무리
주변의 물질들은 항상 고체, 액체, 기체의 세 가지 상태로 존재하고 있습니다. 고체의 경우에는 물이 낮은 온도에서 변하게 된 얼음이나 나무 플라스틱 등과 같이 일정한 온도와 압력에서 모양과 부피가 변하지 않는 상태로 존재하고 있습니다.
액체의 경우에는 물이나 주스처럼 흐르는 성질이 있으며 담겨지는 그릇에 따라 모양이 변하게 됩니다. 일정한 온도와 압력에서 부피는 변하지 않는 성징을 가지고 있습니다. 공기, 이산화 탄소 등과 같은 기체의 경우에는 모양과 부피가 일정하지 않습니다. 기체의 경우 부피가 주어지는 온도와 압력에 따라 크게 변하는 특징이 있습니다.