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100°C보다
낮은 온도에서 물이 끓는다구요?
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준비물 |
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실험과 관찰 |
1. 병에 물을 반 정도 넣고 가열해서 물을 끓인다.
2. 물이 끓기 시작하면 마개를 막고 병을 거꾸로 세운다.- 반드시 장갑을 끼세요.
3. 병 속에서 더 이상 기포가 올라오지 않으면 병 위에 찬물을 붓는다.
4. 관찰한다. |
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왜 그럴까요? |
우리는 보통 물의 끓는점은 100°C라고 하지만 끓는점은 대기압에 따라서 달라지기 때문에 물의 끓는점은 1기압에서 100°C라고 해야 정확한 것입니다.
물을 끓일 때 대기압이 우리가 보통 살아가는 1기압보다 높아져서 2기압이 되었다면 액체 내부에서 안쪽 기압이 2기압이 되는 기포가 형성되어야 하기 때문에 더 많은 열이 공급되어야 합니다. 따라서 끓는점이 높아집니다. 반대로 대기압이 낮아지면 1기압보다 작은 압력을 갖는 기포가 생겨도 물이 끓기 때문에 끓는점도 낮아집니다.
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이 실험에서처럼 물을 끓인 병의 마개를 공기가 새지 않도록 잘 막아서 거꾸로 해주면 병의 물은 대기와는 차단되고, 대신 물 위의 기체와 접해 있는 상태입니다. 따라서 외부 압력은 대기압이 아니고 물 위의 수증기의 압력이 되지요. 따라서 이 수증기의 압력을 낮추어서 1기압보다 낮은 압력을 만들어 주면 100°C 아래에서 물이 끓는 현상을 볼 수가 있습니다. 거꾸로 세워진 병의 윗부분에 찬물을 부어준 것이 바로 압력을 낮추어주기 위한 것입니다.
찬물을 부어주면 수증기가 액화가 되기 때문에 기체 분자의 수가 줄어들게 되고 그 결과 압력이 낮아지게 됩니다. 압력이 낮아 졌으니까 뽀글뽀글~ 끓는 현상이 나타났지요.
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그런데 분명히 끓는 현상이 나타나긴 했는데 플라스크 안의 온도가 100°C 보다 낮다는 것을 어떻게 알 수 있나요? |
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실험과정에서 플라스크에서 더 이상 기포가 올라오지 않을 때까지 기다렸다가 찬물을 붓는다고 했지요. 기포가 올라오지 않는다는 것은 물의 끓는점인 100°C 보다 온도가 낮아졌다는 증거가 되는 것입니다. |
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