1. 상 변화/상 전이 (Phase Change,Phase Transition)
ㅇ [과학일반] 어떤 현상이 임계 값(조건) 전후로 크게 달라지는 현상
ㅇ [열역학] 순수물질이 조건에 따라 이 상에서 저 상으로 변화되는 열역학적 과정
- 일정 온도,압력 하의 순수물질에서 일어나는 물리적 변화
2. 6개 가능한 상 변화
ㅇ 액체 → 기체 : 증발(Evaporation)
ㅇ 기체 → 액체 : 응축(Condensation)
ㅇ 고체 → 액체 : 용융(Melting)
ㅇ 액체 → 고체 : 응고(Solidification)/얼음(Cooling)
ㅇ 고체 → 기체 : 승화(Sublimation)
ㅇ 기체 → 고체 : 증착(Deposition)
※ 온도와 압력을 변화시키며, 상 변화를 살필 수 있는 도표 ☞ 상 도표 참조
3. 상변화 중 에너지의 흡수,방출
ㅇ 잠열/숨은열 (Latent Heat) : 상변화 중 나타나는 비 감각적 열 효과
- 상변화 과정(용융,증발,승화) 중에 흡수 또는 방출되는 에너지량
. 순수물질이 일정 압력 하에 고체 → 액체 (액화), 액체/고체 → 기체 (기화) 할 때,
. 온도 변화는 일어나지 않으나, 그 과정에는 열 전달(공급)이 있어야 함
ㅇ 즉, 용융,증발,승화 현상은, => 많은 에너지를 공급 받을 필요 있음
- 용융/융해 잠열 (Latent Heat of Fusion)
. 용융/녹는 동안 흡수되는 에너지량
. (이는, 응고/어는 동안 방출되는 에너지량과 같음)
- 증발/기화 잠열 (Latent Heat of Vaporization)
. 증발/기화 동안 흡수되는 에너지량
. (이는, 응축 동안 방출되는 에너지량과 같음)
. 응축기(Condenser) : 증기의 증발 잠열을 제거하여, 증기를 액화시키는 전열 장치
.. 이때의 증발 잠열을 냉각제(Coolant)라는 냉 액체에 의해 흡수시켜 제거하게 됨
ㅇ 반대로, 응고,응축 현상은, => 모두 열에너지를 방출하며, 상변화가 일어남
※ 한편,
- 현열(Sensible Heat)은, 사람의 온도 감각으로 감지할 수 있는 열 효과를 의미
4. 상(相) 평형 (phase equilibrium) 또는 공존영역 (phase coexistent region)
ㅇ 한 상에서 다른 상으로 물질의 알짜 흐름 없음 (겉보기에 변화가 없는 상태)
- 내부적으로 분자의 활발한 이동이 있음
ㅇ 두 개의 상이 평형상태로 공존하는 영역
- `기체와 액체 (증발과 응축이 균형을 이룸)` => 포화 증기압
- `기체와 고체 (승화와 증착이 균형을 이룸)`
- `액체와 고체 (용융과 얼음이 균형을 이룸)`
5. 포화점(Saturation Point)
ㅇ 순수물질이 상변화하는 상태 점
ㅇ 포화 온도(Saturation Temperature)
- 주어진 압력에서 순수물질이 상변화하는 온도
ㅇ 포화 압력(Saturation Pressure)
- 주어진 온도에서 순수물질이 상변화하는 압력
6. 상전이의 시간적 지체 현상 : 과열,과냉각
ㅇ 상전이가 상의 경계를 지나치고도 얼마간 지체하고 나타나는 현상
ㅇ 과열(Superheating)
- 액체가 기체로의 증발(끓음)이 얼마동안 지체하고 갑자기 증발(끓음)할 수 있는 상태
- 한편,
. 쉽게 증발할 수 있는 액체를 포화액(Saturated Liquid)라고 함
ㅇ 과냉각(Supercooling,Subcooling)
- 어느 온도 이하를 넘어서 과냉각되는 상태
- 한편,
. 쉽게 증발할 수 없는 이런 상태의 액체를 과냉액(Subcooled Liquid)라고 함