기화열 , 액화열 , 승화열 ,응고열

기화열 [氣化熱]브리태니커

액체나 고체 상태에서 기체(증기) 상태로 바뀌면서 주위에서 빼앗는 열량.

액체 속에 기포가 생기는 기화 과정을 '끓는다'라고 하며, 고체가 바로 기체로 변하는 과정은 '승화'라 한다. 고체나 액체가 기화하려면 반드시 열이 필요하다. 열이 충분히 공급되지 않으면 주위의 열을 빼앗아 기화하기 때문에 온도가 내려간다. 액체와 고체의 원자·분자 사이에는 서로 잡아당기는 힘이 작용하므로 원자나 분자들이 서로 떨어져서 기체로 변하기 위해서는 이 힘을 이겨 내야 한다. 따라서 기화열은 이 응집력의 척도인 것이다. 기화의 역과정은 증기가 응축되어 액체나 고체로 변하는 것이며, 이 과정에서 열은 증기에서 주위로 옮겨가야만 한다. 이 열량은 물질마다 다르며 기화열과 크기가 같다.

 

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액화열 [heat of liquefaction, 液化熱]

기체 상태의 물질이 액체로 상태 변화할 때 방출되는 열에너지.

물질의 3가지 기본상태 중의 하나인 기체는 일정한 형태가 없고 유동성이 크다. 기체는 압축이 매우 잘 되며, 정상 상태에서 밀도는 액체보다 약 1,000배 더 낮다. 기체의 온도를 낮추면 입자들의 움직임이 느려지고, 서로 가깝게 있을 정도로 느리게 움직이는 입자들은 운동에너지보다 인력이 더 커지기 때문에 서로 엉겨 붙게 된다. 입자가 서로 결합하여 액체상태가 되면, 액화열을 발생시킨다. 수증기가 물이 될 때 539㎉/㎏의 열을 방출한다. 보통 기체 물질 1g이 동일한 온도의 액체로 변할 때 발생하는 열량을 액화열로 보면 이것은 액체에서 고체가 될 때 발생하는 열량과 양이 같다고 알려져 있다.

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승화열

승화열(昇華熱)은 어떠한 물질이 승화할 때, 방출되거나 흡수되는 열이다.

아까 말했듯, 물질이 바뀔 땐 열이 방출, 또는, 흡수되는데 분자 사이의 결속력을 높이고 거리를 좁힐 때에는 물질이 가지고 있던 열 에너지를 방출시켜야 한다. 이런 이유로 응고, 액화, 승화(기체에서 고체로 변할 때)작용을 할 때는 항상 열이 방출된다. 반대로, 결속력을 낮추고 분자 사이의 거리가 멀어지려면, 주위의 열 에너지를 뺏어가야 한다. 마찬가지로, 이 이유로 인해 융해, 기화, 승화(고체에서 기체로 변할 때)작용을 할 때에는 항상 열이 흡수된다. 승화열은 분자가 멀어지든 좁아지든 간에 상관 없이 승화열이라 칭하기 때문에 직접 관찰하지 않는 상황에서는 분자 사이의 거리와, 결속력의 변화를 명시해야 방출되는 열인지, 흡수되는 열인지 구분할 수 있다.

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응고열 [heat of solidification, 凝固熱]

 

액체 또는 기체가 응고하여 고체로 될 때 발생되는 열.

액체 1g이 응고점에서 고체로 될 때 방출하는 열량을 말한다. 액체가 고체로 상태 변화할 때는 온도가 변하지 않는다. 액체가 응고하는 동안에 에너지를 방출하기 때문으로 이때는 온도 그래프가 수평으로 나타난다. 이 에너지를 응고열이라고 한다. 물의 경우 얼음이 될 때 방출하는 응고열은 80kcal/kg으로 알려져 있다. 고체를 액체로 만드는 융해열과 크기는 같지만 부호가 반대로 표시된다. 액체를 고체로 만들 때에는 고체를 녹일 때 공급되는 용융열에 해당하는 융해열이 반드시 제거되어야 한다.