개념과 작동 원리
온도가 오르는 한 상태의 구간에서는 평균적인 입자 운동 에너지가 커집니다. 융해와 기화 구간에서는 입자 사이 배열과 상호작용을 바꾸는 데 에너지가 쓰입니다.
순수한 물질을 일정한 압력에서 평형에 가깝게 가열하면 상태 변화 중 온도가 거의 일정할 수 있습니다. 가열을 멈춘 것이 아니라 에너지의 쓰임이 달라진 것입니다.
관계식과 성립 조건
상변화가 없는 구간은 Q=mcΔT, 녹거나 끓는 구간은 Q=mL을 사용합니다. 가열 전력이 일정하면 각 구간의 에너지와 걸린 시간이 비례합니다.
녹는점과 끓는점은 압력과 물질의 순도에 따라 달라집니다. 용기의 열용량, 주변 손실, 과냉각·과열은 이상적인 가열 곡선에서 생략될 수 있습니다.
가상 실험에서 읽을 변화
수평 구간은 열이 없어지는 구간이 아니라 상태 변화에 쓰이는 구간이에요.
출처: 표준 물성값(교육용 반올림값)이에요. 물 1종, 일정 압력 1 atm이며 c얼음=2.09, c물=4.18, c수증기=2.01 J/(g·K), 융해열 334 J/g, 기화열 2260 J/g를 써요. 비열 일정·열손실 없음이며 수증기도 계 안에 남아요. 실제 압력 변화·과열·과냉각·증발 손실은 생략해요. 입자 간격은 모식도예요.
핵심 관계와 기호
Q = mcΔT · Q융해 = mLf · Q기화 = mLv
| 기호 | 뜻 | 단위 |
|---|---|---|
| c | 비열 | J/(kg·K) |
| Lf, Lv | 단위 질량당 융해열·기화열 | J/kg |
| Q | 전달된 열량 | J |
예시로 확인하기
가열 곡선의 100 °C 수평 구간에서 투입 열은 어디에 쓰일까요?
잠열 구간에서는 상태 비율이 바뀌고 온도는 일정해요. 기화가 끝나면 수증기 온도가 다시 올라요.
자주 헷갈리는 점
- 온도가 일정한 구간에서도 물질은 계속 에너지를 받을 수 있습니다.