물질의 상태 변화
고체를 가열하면 액체, 액체를 가열하면 기체가 되죠. 기체를 냉각시키면 액체, 액체를 냉각 시키면 고체가 되는데 이와 같이 물질의 상태가 변하 는 것을 상태 변화라고 해요. 상태 변화의 종류에는 융해, 응고, 기화, 액화, 승화가 있으며 융해는 고체가 액체로 되는 현상, 응고는 액체가 고체로 되는 현상, 기화는 액체가 기체로 되는 현상, 액화는 기체가 액체로 되는 현상, 승화는 고체가 기체로 되거나 기체가 고체로 되는 현상이에요.
물의 상태 변화
물은 온도와 압력에 따라 고체인 얼음, 액체인 물, 기체인 수증기의 세 가지 상태로 존재하는데 얼음은 물의 고체 상태이며 1기압, 0도 이하일 때 물이 얼어서 되죠. 일상생활에서 가장 많이 사용하는 물은 1기압, 0도~ 100도 일때 액체 상태로 존재하는데 수증기는 물의 기체 상태이며 눈에 보이지 않고 물이 끓거나 증발하여 만들 어지죠.
물의 세 가지 상태
물(액체)
액체 상태인 물은 색깔, 냄새, 맛이 없으며, 일상 생활에서 가장 많이 이용되는데 컵에 물을 따를 때에는 물이 흐르는 것을 확인할 수 있고, 컵의 모양을 달리 하여 물을 따르면 물의 모양이 일정하지 않아 담는 그릇에 따라 모양이 달라지는 것을 확인할 수 있어요.
얼음(고체)
고체 상태인 얼음은 온도가 영도이하로 내려갈 때 물이 얼어서 된다. 얼음 조각 작품이나 얼음 미끄럼틀 등에서 얼음의 모양이 일정하고 단단함을 확인할 수 있어요. 물과 달리 대부분의 얼음은 투명하지 않은데 그 까닭은 얼음이 어는 동안 물속에 녹아 있던 공기가 빠져나가지 못하고 공간을 차지하게 되면서 빛이 각기 다른 방향으로 반사되기 때문이에요.
수증기(물)
물이 끓거나 증발하면 기체 상태의 수증기가 되는데 수증기는 물과 같이 색깔, 냄새, 맛이 없고, 우리 눈에 보이지 않아요. 수증기의 존재는 응결 현상으로 확인할 수 있는데 물이 위에서부터 어는 까닭 겨울이 되면 강이나 호수 등에서 얼음을 깨고 물속에 사는 물고기를 잡기도 하죠. 이러한 활동은 물이 위에 서부터 얼기 때문에 가능한데, 물이 위에서부터 어는 까닭은 4일때 물의 밀도가 가장 크기 때문이다. 찬 공 기를 접하고 있는 물 표면에서 물의 온도가 4이하 가 되면 4의 물보다 상대적으로 밀도가 작아 위에 머무르게 된다. 따라서 표면에 있는 물이 얼게 된다. 만 약, 물이 얼 때 아래에서부터 얼게 된다면 물고기들은 물속에서 살 수 없을 것이다. 증발이 잘 일어나는 조건은 공기 중에 있는 수증기의 양이 적을수록, 온도가 높을수록, 바람이 잘 불수록, 공기와의 접촉면이 넓을수록 증발이 잘 일어난다. 우리 주변에서 볼 수 있는 물의 증발의 예는 마당에 뿌린 물이 마르는것, 가뭄으로 논바닥이 갈라지는 현상, 어항의 물이 조금씩 줄어든 현상, 촉촉한 빵이 시간이 지나면 굳는현상, 호수나 웅덩이에 고인 물이 말라서 바닥이 드러나는 일입니다.
물을 얼릴 때 소금을 넣는 까닭
물을 얼리려면 온도를 0도 이하로 낮추어야 하는데 따라서 물이 담긴 플라스틱 시험관 주변으로 잘게 부순 얼음(냉각제)을 넣는데, 단순히 얼음만을 사용해서는 물을 0도 이하로 낮추기 어렵다. 이를 보완하기 위해 얼 음과 소금을 섞은 혼합물을 이용하며 이 경우 얼음과 소금을 섞은 혼합물의 온도가 약 영하 21도까지 낮아지므로 플라스틱 시험관에 담긴 물을 쉽게 얼릴 수 있다. 이처럼 얼음과 소금을 섞었을 때 온도가 낮아지는 것은 얼음이 녹는 과정과 소금이 물에 녹는 과정이 모두 주변의 열을 흡수하는 흡열 반응이기 때문이다. 이때 얼음과 소금의 비율에 따라 그 효과가 달라지는데 가장 효과적인 질량비는 얼음 : 소금 = 3 : 1일 때이다. 소금 과 같이 얼음에 첨가하여 온도를 낮추는 데 사용할 수 있는 물질로는 염화 칼슘, 질산 암모늄, 질산 나트륨 등 이 있다.
호기심 궁금증
물은 손으로 잡을 수 있을까?
물을 손으로 잡으면 물의 일부가 손 안에 갇혀 있게 되는데 이를 보고 물을 손으로 잡을 수 있다고 생각 하는 경우가 있어요. 한 손으로는 얼음을, 다른 한 손으로는 물을 잡고 좌우로 흔들어 비교하면 물을 잡을 수 없다는 것을 알 수 있어요.
물은 일정한 모양이 있을까?
페트리 접시에 담긴 물을 보고 물은 일정한 모양이 있 다고 생각하는 학생들이 있는데 모양이 다른 여러 가지 그릇에 물을 옮겨 담아 비교함으로써 담는 그릇에 따라 물의 모양이 변한답니다.
모든 액체는 얼면 부피가 늘어날까요?
물이 얼어 얼음이 되면 부피가 늘어나지만, 물을 제외한 다른 액체 물질을 얼리면 대부분 부피가 줄어드는데 그 까닭은 액체 상태일 때보다 고체 상태일 때 입자 사이의 거리가 더 가깝기 때문이에요.얼음이 녹을 때 부피와 무게는 어떻게 변하는지 알아볼까요? 얼음이 녹아 물이 되면 부피는 줄어들어요. 이때 줄 어든 부피는 물이 얼 때에 늘어난 부피와 같게되는데 얼음이 녹아 물이 되면 무게는 변하지 않습니다. 우리 주변에서 얼음이 녹아 부피가 줄어드는 현상과 관 련된 예를 보면 물이 얼어 부푼 페트병을 냉동실에서 꺼내 놓으면 얼음이 녹으면서 부피가 줄어든답니다.
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