08. 포화

열역학

PART 08. 포화 Saturation

열역학에서 포화라는 말이 사용 될 때는

용액이 포화되었다는 말(물에 소금이 더이상 녹지 X)과는 다르다.

포화 in 열역학 = 기체, 액체의 상변화 현상의 경계를 표시 할 때 사용된다.

물질의 상변화는 온도와 압력의 변화에 따라 발생하므로

포화 상태는 두 변수(온도, 압력)을 고려해야한다.

EX)

25℃, 1bar 물 = 포화 상태 X, 그냥 냉각된 상태에 있는 물

100℃, 1bar 에 도달하면, 포화 액체(Saturated liquid) 라고 부름 (액상으로 존재 시)

여기서, 열을 계속 가하면 증기 상태로 변화

용기 내의 액체가 모두 증기로 되어 100℃, 1bar에 존재하면

포화 증기(Saturated vapor) 라고 부름 (기체상으로 존재 시)

여기서, 열을 계속 가하면 증기의 온도가 상승 120℃에 도달 했다고 하면,

과열 증기(Superheated vapor) 라고 부름

Q. 25℃ 에 물이 말라버리는 현상?

접시의 물이 기화하는 것은 확산 현상임

즉, 물의 농도가 높은 물의 표면에서 농도가 낮은 공기 중으로 물의 분자가 이동하는 현상

공기 중의 물은 순수한 상태가 아니라 질소, 산소 등과 섞여있기 때문이다.

만약, 순수한 물을 25℃, 1bar 에 둔다면 기화하지 않고 액체로만 존재

물이 25℃ 하에 있을 때 증기압이 0.03bar 임

만약, 1bar 라면 이 압력은 증기압 0.03 보다 크다.

즉, 물 분자가 액체상에서 기체상으로 떠나려는 힘(증기압) 보다

큰 압력이 외부에서 작용하기 때문에

물은 기체로 되지 못하고 액체로 존재한다.

만약, 25℃ 1bar 물을 감압시켜 0.03bar 에 도달하면,

물은 액체에서 기체로 변화하기 시작한다.

이때, 존재하는 물이 포화 액체, 기체가 포화 증기이다.

더 감압 시킨다면 물은 모두 기화 할 것이다.

이때, 증기 상태의 물은 과열 증기의 상태이다.

이와 같이, 기체나 액체 상태로 존재하는 물질이 포화 되었다는 것은

그 물질이 상변화가 발생하는 지점에 존재한다는 것을 의미한다.

온도와 압력 두 변수를 동시에 고려해야하는 것이 중요