물질의 상평형 그림

화학을 배우다 보면 아주아주 쉬운 문제가 나올 때가

물질의 상평형 그림이 나올 때인 것 같아요.

아니신 분들도 있겠지만 그냥 그림만 잘 해석하면 되니까요.

그러면 상평형 그림이 무엇일까요?

상평형 그림의 정의는 다음과 같이 내려집니다.

'한 물질들의 여러 상들이 안정하게 존재할 수 있는 압력과 온도의 영역을 나타낸 그림'

여기서 한 물질들의 여러 상이라는 것은 고체, 액체, 기체를 의미해요.

그래서 상평형 그림은 다음과 같이 생겼습니다.

 

출처: http://ltl.tkk.fi/research/theory/typicalpt.html

상평형 그림은 영어로 phase diagram입니다. 

여기서 pressure은 압력, temperature은 온도, triple point는 삼중점,

critical point는 임계점, solid, liquid, gas는 각각 고체, 액체, 기체를 의미합니다.

온도 부분에서 0K는 절대 온도인 켈빈이라는 것은 아시죠?

하여간, 위 그림에서 고체, 액체, 기체를 나누는 검정색 선은

'상경계'라고 부릅니다.

상태 사이의 경계선이며 두 가지 상태가 공존하는 곳을 선으로 이은 겁니다.

고체와 액체 상경계는 융해 곡선, 고체와 기체 상경계는 승화 곡선,

액체와 기체 상경계는 증기압 곡선이라고 합니다.

(외부 압력과 증기압이 같을 때 액체가 기화하기 때문에 붙인 이름입니다.)

그런데 액체와 기체 상경계는 가다가 끊겨버립니다.

그 끊겨버리는 점이 '임계점'으로 평형 상태의 물질,

즉 액체와 기체가 서로 같게 되어 한 상태를 이룰 때 온도와 압력을 의미합니다.

이게 좀 이해가 안 갑니다.

그냥 간단히 말해서 기체와 액체와 같이 있으면 서로 구별이 갑니다.

하지만 임계점에서는 구별이 안 간다고 보면 됩니다.

임계점에서 액체와 기체의 분자 개수는 서로 같고,

섞여버려 상 경계가 없어지죠.

참...특이합니다.

일반적으로 우리는 고체, 액체, 기체가 뚜렷이 구별되야 한다고 생각하는데

그 편견을 깨 주는 점입니다.

저 아래쪽에 보면 삼중점이 있죠?

거기는 세 가지 상이 모두 존재하면서 평형을 이루는 점입니다.

여기는 우리가 마음대로 조절할 수 없습니다.

그러니까, 물질의 특성이라고 보시면 되겠죠.

제가 설명할 내용은 여기까지입니다.

문제를 풀 때는 주어진 그림을 잘 이용하면 되고요.

그럼 이만 마치겠습니다.