물의 상태 - 개념, 특성 및 상태 변화

2024-11-21특리17

우리는 물의 상태가 무엇인지, 각각의 특성과 물 사이의 변화가 어떻게 일어나는지 설명합니다.

물은 압력과 온도 조건에 따라 상태가 변합니다.

물의 상태는 무엇입니까?

우리 모두는 물이 무엇인지 알고 있으며 물의 물리적 상태로 알려진 액체 (물), 고체 (얼음), 기체 (증기)의 세 가지 형태를 알고 있습니다. 화학적 조성을 전혀 바꾸지 않고 자연 에서 물을 찾을 수 있는 세 가지 형태 는 H 2 O(수소 및 산소) 입니다 .

물의 상태는 주변의 압력과 물이 발견되는 온도 , 즉 환경 조건에 따라 달라집니다. 따라서 이러한 조건을 조작하면 액체 물을 고체나 기체로 변환하거나 그 반대로 변환하는 것이 가능합니다.

생명 에 있어 물의 중요성 과 지구상에 물이 풍부하게 존재한다는 점을 고려할 때 물의 물리적 상태는 많은 측정 시스템 의 기준으로 사용되므로 다른 물질 및 물질과 비교할 수 있습니다.

참조: 물질의 집합 상태

물의 성질

곤충과 거미는 표면 장력으로 인해 물 표면에서 움직일 수 있습니다.

물은 중성 pH (7, 산성도 염기성도 아님) 를 지닌 무취, 무색, 무미의 물질입니다 . 이는 각 분자 에 2개의 수소 원자 와 1개의 산소 원자로 구성됩니다 .

입자는 서로를 유지하는 엄청난 응집력을 갖고 있으므로 상당한 표면 장력을 가지며 (일부 곤충은 이를 이용하여 물 위를 걷는다) 물리적 상태를 변경하려면 많은 에너지가 필요합니다.

물은 다른 어떤 액체보다 더 많은 물질을 녹일 수 있기 때문에 " 만능 용매 " 로 알려져 있습니다 . 또한, 이는 모든 유기체 에 풍부하게 존재하는 생명의 기본 화합물입니다 . 물은 지구 전체 표면의 2/3를 덮고 있습니다 .

액체 상태

액체 상태에서 물은 유동적이고 유연합니다.

우리가 물과 가장 많이 연관시키는 상태는 액체이며 밀도가 가장 높고 이해할 수 없는 상태 이며 지구상에서 가장 풍부합니다.

액체 상태에서 물의 입자는 서로 가깝지만 너무 가깝지는 않습니다. 이러한 이유로 액체 물은 액체 특유의 유연성 과 유동성을 가지지만 , 반면에 그것을 담는 용기의 형태를 따르기 위해서는 그 자체의 형태를 잃습니다.

따라서 액체 물에는 특정 조건의 에너지( 열 , 온도)와 압력이 필요합니다 . 0~100°C 사이의 온도 와 일반 대기압 조건 에서 물은 액체 상태입니다. 그러나 더 높은 압력(과열된 물)에 노출되고 액체 상태에서 가스가 액화될 수 있는 최대 온도인 임계 온도인 374°C에 도달할 수 있는 경우 끓는점을 초과할 수 있습니다 .

액체 물은 바다 , 호수, 강, 지하 저수지 에서 흔히 발견되지만 생명체 의 몸에도 포함되어 있습니다 .

솔리드 스테이트

호수를 덮고 있는 얼음은 물보다 밀도가 낮습니다.

물의 고체 상태 는 일반적으로 얼음으로 알려져 있으며 온도를 0°C 이하로 낮추면 도달됩니다 . 얼어붙은 물에 대한 호기심은 액체 상태에 비해 부피가 커진다는 것입니다. 즉, 얼음은 물보다 밀도가 낮습니다 (이것이 얼음이 뜨는 이유입니다).

얼음은 단단하고 깨지기 쉬우며 투명하며, 그 순도와 층의 두께에 따라 흰색에서 파란색까지 다양합니다. 특정 조건에서는 일시적으로 눈이라고 알려진 반고체 상태로 남아 있을 수 있습니다.

고체 물은 빙하, 산 정상 , 얼어붙은 토양 (영구 동토층), 태양계 외부 행성 및 식품 냉동고 내부에서 흔히 발견할 수 있습니다 .

기체 상태

추운 날 숨을 내쉴 때 우리는 기체 상태의 물을 볼 수 있습니다.

물의 기체 상태는 증기 또는 수증기 로 알려져 있으며 대기 의 공통 구성 요소이며 우리가 숨을 내쉴 때마다 존재합니다. 압력이 낮거나 온도가 높은 조건에서는 증기가 공기 보다 밀도가 낮기 때문에 물이 증발하여 상승하는 경향이 있습니다 .

기체 상태로의 변화는 해수면(1기압)에 있는 한 100°C에서 발생합니다. 기체수는 우리가 하늘에서 보는 구름을 구성하며, 우리가 숨쉬는 공기 (특히 호기)와 춥고 습한 날 에 나타나는 안개에서 발견됩니다 . 냄비에 물을 넣어 끓여도 볼 수 있습니다.

물 상태의 변화

이전 사례 중 일부에서 보았듯이 물은 단순히 온도 조건을 변경함으로써 한 상태에서 다른 상태로 바뀔 수 있습니다. 이는 한 방향 또는 다른 방향으로 수행될 수 있으며 각 프로세스에 적절한 이름을 지정합니다.

증발 . 액체에서 기체로 변환되어 물의 온도가 100°C로 증가합니다. 이는 끓는 물에서 일어나는 현상이므로 물의 특징적인 거품이 발생합니다.
결로 . 역과정: 열 손실로 인해 기체에서 액체로 변하는 과정. 이것은 욕실 거울에 수증기가 응결할 때 일어나는 일입니다. 거울 표면은 더 차갑고 그 위에 쌓인 수증기는 액체가 됩니다.
냉동 . 액체에서 고체로 변환되어 물의 온도가 0°C 아래로 낮아집니다. 냉동고나 산봉우리에서처럼 물이 굳어 얼음이 생성 됩니다 .
녹는. 역과정: 고체 물이 액체로 변하면서 얼음에 열이 추가되는 과정. 이 과정은 매우 일상적이며 음료에 얼음을 추가하면 이를 볼 수 있습니다.
승화 . 기체에서 고체로, 이 경우 수증기 에서 얼음이나 눈으로 직접 변환되는 과정입니다. 이것이 발생하려면 매우 특정한 온도와 압력 조건이 필요합니다. 이것이 바로 이 현상이 예를 들어 산 정상이나 액체 상태의 물이 존재할 수 없는 남극 대륙의 가뭄에서 발생하는 이유입니다.
역승화 . 역과정: 고체가 직접 기체로, 즉 얼음에서 증기로 변하는 것입니다. 우리는 극지방의 툰드라 나 산 정상과 같은 매우 건조한 환경에서 이를 목격할 수 있는데 , 태양 복사량이 증가함에 따라 많은 얼음이 액체 단계를 거치지 않고 직접 가스로 승화됩니다.