[과학] 물의 상태 변화를 이용한 예, 물의 상태 변화가일상생활에서 어떻게 이용될까요?

물은 주변 온도와 압력에 따라 고체 (얼음), 액체 (물), 기체 (수증기)의 세 가지 상태로 존재하며, 이들 상태는 서로 변환될 수 있습니다. 이를 상태 변화라고 합니다. 물이 고체 상태로 존재하면 얼음, 액체 상태일 때는 물, 기체 상태일 때는 수증기라고 부릅니다. 물은 온도와 압력에 따라 한 상태에서 다른 상태로 변화할 수 있으며 우리는 일상 생활에서 물의 상태 변화를 이용하여 다양한 문제를 해결할 수 있습니다. 지금부터 물의 상태 변화를 이용한 예를 알아보도록 하겠습니다.

 

1. 융해 (고체 → 액체)

얼음이 녹아 물이 되는 상태변화 현상입니다. 물 분자들이 열에너지를 흡수하여 고체 상태의 규칙적인 배열에서 벗어나 자유롭게 움직이는 액체 상태로 변하는 과정입니다. 0°C는 물의 표준 융해점입니다.

 

얼음주머니 

열이 날 때 얼음주머니를 이마에 올려 놓으면 얼음이 물로 상태가 변화하면서 체온을 낮춰 열을 내려줍니다.

얼음주머니 사용

 

2. 기화 (액체 → 기체)

물이 수증기로 변하는 현상입니다. 기화는 다시 두 가지로 나뉩니다. 증발: 물의 표면에서 분자들이 스스로 기체로 변하는 현상입니다. 끓는점 이하의 온도에서도 일어납니다. 예를 들어, 빨래가 마르는 것이 증발의 대표적인 예입니다. 끓음 (비등): 물 전체에서 기포가 발생하면서 활발하게 기체로 변하는 현상입니다. 액체의 내부와 표면 모두에서 기화가 일어납니다. 물의 표준 끓는점은 100°C입니다.

 

찜기

액체 상태인 물을 끓이면 물이 기체 상태인 수증기가 됩니다. 이 수증기로 음식을 찝니다.

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스팀 청소기

스팀 청소기의 물을 수증기로 바꾸어 바닥에 있는 더러운 것을 청소합니다.

스팀 청소기

건조 과일(채소)

과일을 오래 보관하여 먹기 위해 과일 속에 있는 수분(물)을 건조시켜 말립니다.

건조과일

가습기

실내가 건조할 때 가습기 통에 물을 채워 넣으면 물이 수증기로 변하여 건조함을 줄여 줍니다.

가습기

3. 액화 (기체 → 액체)

수증기가 물로 변하는 물의 상태변화 현상입니다. 수증기 분자들이 열에너지를 방출하고 서로 가까워져 액체 상태로 뭉치는 과정입니다. 차가운 유리컵 표면에 물방울이 맺히는 현상이나 구름이 비가 되는 현상이 액화의 예시입니다.

 

제습기

제습기로 공기가 들어오면 공기 중의 수증기를 물로 변화시켜 실내의 습기를 없앨 수 있습니다. 

제습기

4. 응고 (액체 → 고체)

물이 얼어 얼음이 되는 현상입니다. 물 분자들이 열에너지를 방출하고 규칙적인 배열을 이루어 고체 상태로 변하는 과정입니다. 물의 표준 응고점은 0°C입니다. 물이 얼음이 되는 상태 변화 (물→얼음)로는

 

빙수, 슬러시

물을 얼려 얼음을 만들어 빙수를 만들어서 먹습니다. 주스를 얼려서 슬러시를 만들어 먹습니다.

빙수 슬러시

인공 눈

겨울철에 스키장에서 물을 얼려 인공 눈을 만듭니다. 

스키장 인공눈

5. 승화 (고체 → 기체 또는 기체 → 고체)

고체 상태에서 액체 상태를 거치지 않고 바로 기체 상태로 변하거나, 반대로 기체 상태에서 바로 고체 상태로 변하는 현상입니다. 고체 → 기체로 변화는 현상은 드라이아이스가 연기를 내는 것처럼 보이는 현상(실제로는 이산화탄소 기체)이 대표적인 예입니다. 기체 → 고체로 변하는 현상 겨울철에 나뭇가지에 서리가 내리는 현상이 있습니다.

 

위에서 살펴본 것처럼 우리는 생활 속에서 물의 상태 변화를 다양하게 이용합니다.