4-1-4. 상평형
1. 상평형 그림/2. 상평형 그림의 해석/
이제는 이제까지 공부한 기체, 액체, 고체 상태를
종합해서 정리합시다.
1. 상평형 그림
상평형 그림은 온도에 따라 기체, 액체, 고체 사이의 증기 압력이
어떻게 달라지는지를 나타냅니다.
A를 삼중점이라 하며 고체, 액체, 기체가 평형을 이루는 점입니다.
AB 곡선을 증기 압력 곡선이라 하며
액체와 기체가 평형을 이루고 있지요.
AC 곡선은 승화 곡선이라 하며
고체와 기체가 평형을 이루고 있습니다.
AD 곡선이 융해 곡선으로서
고체와 액체가 평형을 이루고 있습니다.
그냥 평형을 이루고 있다면
무슨 뜻인지 막연해서 잘 이해하기 어려울 겁니다.
그럼 예를 들어 생각해 보기로 하죠.
섭씨 0도에서 물이 언다고 하고 또한 얼음이 녹는다고도 하죠?
이와 같이 고체인 얼음과 액체인 물이 공존하고 있는 상태가
바로 AD 곡선 위에서 일어납니다.
이런 것을 어려운 말로 폼재면서 얘기하여 평형을 이룬다고 합니다.
다음 그림은 물과 이산화탄소의 상평형 그림을 나타내는데,
일반적인 물질의 상평형 그림은 이와 같습니다.
위 그림에서 물은 압력이 높을수록
녹는점이 낮아지고 끓는점이 높아지지만,
이산화탄소(대개의 물질들이 그렇다)는 압력이 높을수록
녹는점과 끓는점이 모두 높아집니다.
A 상태에서 온도를 일정하게 유지하면서 압력을 낮춰가면
액체ㅡ>고체ㅡ>기체로 상태가 변합니다.
B 상태에서 압력을 일정하게 유지하면서 온도를 낮추면
기체ㅡ>액체ㅡ>고체로 상태가 변합니다.
C 상태에서 온도를 일정하게 유지하면서 압력을 낮춰가면
고체ㅡ>액체ㅡ>기체로 상태가 변합니다.
D 상태에서 압력을 일정하게 유지하면서 온도를 낮추면
기체ㅡ>액체ㅡ>고체로 상태가 변합니다.
기체나 고체가 액체 상태를 거치지 않고 바로 고체나 기체로 변하는 현상인
승화는 삼중점 이하의 온도, 압력에서 일어날 수 있습니다.
상평형 그림이 고체, 액체, 기체 사이의 평형만을 나타내는 것은 아니고,
다이아몬드와 흑연처럼 동질 이상 관계인
물질들 사이의 평형 관계도 나타낼 수 있습니다.
온도와 압력에 따라 기체, 액체, 고체가 서로 변하여
이루는 평형 관계가 바로 상평형입니다.