물질의 상태 변화

안녕하세요.

제주도에서 중·고등학생을 대상으로 개인&그룹 과학수업을 하고 있는 달빛과학 입니다.

얼음을 채운 유리잔을 가만히 두면 표면에 물방울이 맺힙니다. 이런 현상이 일어나는 이유를 우리는 초등학교 때 공부했지요. 공기 중에 떠다니던 기체 상태의 수증기가 차가운 컵에 닿아 액체 상태로 변하기 때문입니다.

물 처럼 여러가지 물질은 고체, 액체, 기체의 세 가지 상태로 존재합니다. 또한 온도 변화에 따라 이 상태가 변하기도 하지요. 이번 시간에는 물질의 세 가지 상태와 상태 변화에 대해 공부해보도록 합시다.

*** 물질의 상태 - 고체 / 액체 / 기체

■ 고체 [solid, 固體]

고체는 담는 용기가 없어도 일정한 형태, 모양, 부피를 가지는 물질의 상태입니다. 흐르는 성질도 없지요.

그렇다면 설탕이나 소금과 같은 가루는 담는 용기에 따라 전체적인 모양이 달라지고, 옮겨 담을 때 흐르는 것처럼 보이는데 고체 상태가 아니라고 할 수 있을까요?

가루 물질을 확대해보면 작은 알갱이의 모양이나 부피가 변하지 않기 때문에 액체가 아닌 고체라고 생각해야 한답니다 ^^

■ 액체 [liquid, 液體]

흐르는 성질이 있고 용기에 따라 모양이 변하는 물질의 상태를 액체라고 합니다. 물, 주스, 기름 같은 물질의 상태죠. 액체는 담는 용기에 따라 모양이 변하지만 부피는 변하지 않습니다.

같은 부피(용량)의 음료수 병 디자인이 다양한 이유죠 ^^

■ 기체 [gas, 氣體]

물 속에서 촬영한 공기 방울의 모습입니다. 기체는 흐르는 성질이 있으며 모양과 부피가 일정하지 않은 물질 상태입니다. 특히 고체, 액체와 달리 압력에 따라 압축되는 정도가 크다는 점이 특징이랍니다.

*** 물질의 상태 변화

■ 응고 [solidification, 凝固] / 액체 → 고체

- 한자 뜻: 엉기다 凝, 굳다 固

- 액체 상태의 물질이 온도가 떨어져 고체 상태로 변하는 상태 변화

- 냉동실에 물을 넣어 얼음을 얼린다.

- 양초의 촛농이 굳는다.

■ 융해 [melting, 融解] / 고체 → 액체

- 한자 뜻: 녹이다 融, 풀리다 解

- 고체 상태의 물질이 가열되어 액체 상태로 변하는 상태 변화

- 아이스크림이 녹는다.

- 양초가 녹아서 촛농이 된다.

■ 액화 [liquefaction, 液化] / 기체 → 액체

- 기체 상태의 물질이 냉각되어 액체 상태로 변하는 상태 변화

- 얼음이 담긴 물컵 표면에 물방울이 맺힌다.

- 새벽 풀잎에 이슬이 맺힌다.

■ 기화 [vaporization, 氣化] / 액체 → 기체

- 액체 상태의 물질이 가열되어 기체 상태로 변하는 상태 변화

- 빨래를 널어놓으면 마른다.

- 물이 끓어 수증기가 된다.

★ 김과 수증기의 차이

물이 끓을 때나, 뜨거운 음료 위로 보이는 하얀색의 김은 아직 수증기가 작은 물방울이 되어 보이는 것입니다. 즉, 눈에 보이는 '김'은 액체 상태입니다. 수증기는 기체 상태이기 때문에 눈에 보이지 않죠.

■ 승화 [sublimation, 昇華] / 고체 ↔ 기체

- 한자 뜻: 오르다 昇, 빛나다, 화려하다 華

- 고체가 액체 상태를 거치지 않고 바로 기체 상태로 변하거나, 그 반대의 상태 변화

▶ 기체 → 고체

- 냉동실 이나, 겨울철 자동차 유리창에 성에가 생긴다.

- 나무에 서리가 내린다.

▶ 고체 → 기체

- 드라이 아이스 크기가 점점 작아진다.

- 나프탈렌의 크기가 작아진다.

- 겨울철 그늘에 쌓인 눈덩이의 크기가 작아진다.

*** 열과 상태 변화

물질의 상태변화는 가열, 냉각으로 인해 일어납니다.

고체, 액체, 기체의 상태 변화를 가열, 냉각을 표시하여 한 눈으로 볼 수 있도록 그려봅시다.

가열을 빨간색으로 냉각을 파란색으로 표시해보겠습니다.

위 그림을 여러번 직접 그려보고 가열, 냉각에 따른 물질의 상태 변화를 완벽하게 이해하시길 바랍니다 ^^

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