Ⅳ. 물질의 상태 변화 — 단원 종합 평가

해설 · 향수가 가만히 두어도 멀리 퍼지는 현상(확산)은 향수 입자와 공기 입자가 끊임없이 운동하고 있음을 보여주는 증거이다. 입자가 정지해 있다면 확산은 일어날 수 없다.

해설 · 증발은 액체 입자 중 평균보다 운동 에너지가 큰 입자가 표면을 뚫고 기체로 빠져나가는 현상이다. 끓는점에 이르지 않아도 일어나며, 따라서 컵의 물도 가만히 두어도 천천히 줄어든다.

해설 · 기체는 입자 사이 거리가 매우 멀고 자유롭게 움직이므로, 그릇이 없으면 모양도 부피도 일정하지 않다. 공간이 있는 만큼 가득 채운다. 액체는 모양이 변하지만 부피는 일정하고, 고체는 둘 다 일정하다.

해설 · 기체는 입자 사이 거리가 매우 멀어 빈 공간이 많고, 그 빈 공간만큼 부피가 줄어들 수 있다. 액체와 고체는 입자가 이미 가까이 모여 있어 더 줄어들 공간이 거의 없다.

해설 · 고체가 액체를 거치지 않고 곧장 기체로 변하는 현상을 승화(고→기)라 한다. 입자가 더 자유로워지려면 외부에서 열을 받아야 하므로 열을 흡수한다. 그래서 드라이아이스 주변이 차가워진다.

해설 · 공기 중에는 항상 일정량의 수증기가 있다. 이 수증기가 차가운 컵 표면에 닿으면 식으면서 액체(물방울)로 액화된다. 액화는 입자가 더 안정된 상태로 가는 변화이므로 열을 방출한다.

해설 · 입자가 더 안정된 상태(자유 → 규칙적)로 가는 변화는 모두 열을 방출한다. 응고(액→고), 액화(기→액), 승화(기→고)가 이에 해당한다. 반대 방향(융해·기화·승화 고→기)은 열을 흡수한다.

해설 · 가열 곡선의 평탄한 구간에서는 들어간 열이 온도를 올리는 데 쓰이지 않고, 모두 상태 변화(고체→액체, 액체→기체)에 쓰인다. 그래서 가열을 계속해도 온도가 변하지 않는다. 모든 입자가 변하고 나면 다시 온도가 올라간다.

해설 · 액화는 열을 방출하는 상태 변화이다. 수증기를 식히는 동안 100°C에 도달하면 액화가 시작되고, 이때 방출되는 열이 주변을 데우는 데 쓰여 온도 하강이 멈춘다. 모든 수증기가 액체가 되면 다시 온도가 내려간다.

해설 · 피부의 땀(액체)이 기화(증발)할 때는 열을 흡수한다. 이 열은 우리 몸에서 가져가는 것이므로, 피부 온도가 낮아져 시원하게 느껴진다. 이를 기화열에 의한 냉각이라 하며, 에어컨·아이스팩도 같은 원리이다.