증기압과 끓는점에 대해 깊은 공부를 한 후 상평형도로 자연스레 사고가 넘어오면서 머릿속에서 분열이 일어났다.
끓는점 그래프에서는 압력이 증기압이었는데 상평형도에서 압력은 단순히 증기압이다 라고 말하기 어려웠다.
기체가 존재하는 상평형에서는 그 압력이 기체의 압력이고 액체와 고체만 존재할 때는 액체나 고체를 누르는 압력으로 해석해야 한다고 한다.
그럼에도 상평형도를 읽는 데 어려움이 있었는데 상평형도의 정의가 주어진 온도와 압력에서 '물질의 가장 안정한 상태'를 표시한 그림이라고 했기 때문이다. 그렇다면 여기서 압력은 외부압력이라는 건데 그럼 위에 내가 생각하고 해석한 그래프와는 달라지기에 분열이 생긴 것이다.
아직도 완벽한 답은 찾지 못했으나 까먹기 전에 지금 생각하고 있는 것들을 적어놓고자 블로그를 펼쳤다.
일단 상평형도는 닫힌 계 조건에서 하나의 물질에 대한 결과라는 점을 꼭 기억하고 있어야 한다. 닫힌 계 조건이라면 상평형도를 읽는 데에 큰 어려움이 없다. 이해할 수 있다. 하지만 대기압 조건에서 물의 끓는점이 100도씨라고 하는 건 열린 계에서의 이야기잖아?
와 이거 진짜 알다가도 모르겠다. 상평형도 너무 어려워
일단 일정 부피 조건이면 다른 기체 존재 유무에 관계없이 주어진 온도 조건에서 기체 분압이 증기압을 만족할 때까지 상변화가 진행된다.
일정압력이면 P-T그래프에서 x축과 평행한 선 위에서 움직이는거고.
잠시 더 찾아보고 오겠다.
찾아보고옴...
정확히 같은 고민을 먼저 해주신 선생님의 블로그가 있었다. 나의 유일한 티스토리 구독명단에 계신!!
그 선생님에 따르면 일단 압력이 외부 압력, 증기압 둘 다로 해석 가능하다고 하셨다.
1기압 25℃에서 물은 액체 상태가 가장 안정하다고 상평형도는 말하는데 상온에 그냥 물을 두면 수증기로 증발이 일어난다. 이걸 어떻게 해석해야만 하냐면 일단
첫번째, 1기압 25℃에서 액체 상태의 물이 가장 안정한 상태라는 것은 물만! 존재했을 때의 이야기다.
예를 들어 피스톤이 달린 용기에 물만 가득 채워서 피스톤을 설치했을 때 외부 압력이 1기압, 온도가 0℃~100℃사이면 그 용기 안에는 계속해서 액체 상태의 물만 존재하게 될 것이다.
두번째, 물이 수증기로 증발하는 이유는 상온에 물을 그냥 둔다는 것이 열린계이기에 상평형도 그림으로 설명할 수 없다. & 그렇지만 증기 압력 곡선으로는 설명가능하다. 공기 중에 수증기의 압력이 25℃에서의 물의 증기압을 만족하지 못했기에 증발 속도가 응축 속도보다 커서 알짜 증발이 일어나는 것이다.
아 답을 구했지만 여전히 상평형도를 완전히 이해하지 못한 기분이다.
일단 증기압과 끓는점 수업을 먼저 준비하고 상평형도는 따로 좀 더 공부를 해봐야겠다. 씨유쑨