핵심 원리

물질이 상태 변화를 할 때 온도가 일정하게 유지되면서 잠열을 흡수하거나 방출합니다. Q = Lm. 물의 기화열(2260 kJ/kg)은 융해열(334 kJ/kg)보다 훨씬 큽니다.

탐구 질문

온도-열량 그래프에서 수평 구간 B와 D는 각각 어떤 물리 과정을 뜻할까요?
기화열이 융해열보다 훨씬 큰 까닭을 분자 사이 결합 에너지와 관련지어 설명해 보세요.
100°C 수증기에 의한 화상이 100°C 물보다 더 심한 이유를 잠열로 설명해 보세요.

실생활 연결

냉장고: 냉매가 증발하며 주변에서 기화열을 흡수해 내부를 식힙니다.
땀 증발: 피부에서 물이 증발할 때 기화열을 가져가 체온을 낮춥니다.
끓는 물 요리: 물은 끓는 동안 100°C를 유지하며 열은 상태 변화에 쓰입니다.

교과서 연계: 역학과 에너지 II편 p70~77 — 열에 의한 물질의 변화, 비열, 잠열, 온도-열량 그래프(그림 II-6)

역학과 에너지 · II. 열과 에너지

상태 변화와 잠열

얼음 → 물 → 수증기로 이어지는 가열 과정을 3D 실험 장면과 온도-열량 그래프로 동시에 탐구합니다.

A · 얼음 가열

얼음의 온도는 올라가지만 아직 상태 변화는 일어나지 않습니다.

❄️→💧→♨️ 상태 변화와 잠열

질량 m0.50 kg

현재 온도-20.0 °C

현재 구간A

공급 열량0.0 kJ

현재 적용 식

Q = c m ΔT

물의 잠열

융해열 L_f334 kJ/kg

기화열 L_v2260 kJ/kg

물의 비열

얼음2090 J/(kg·K)

물4186 J/(kg·K)

수증기2010 J/(kg·K)

온도-열량 그래프

구간 B와 D에서는 온도가 일정한 채로 열이 잠열로 쓰입니다. 특히 D 구간은 기화열 때문에 훨씬 넓게 나타납니다.

A 얼음 가열

B 융해

C 물 가열

D 기화

E 수증기 가열

A · 얼음 가열

-20°C → 0°C, 기울기 큼

B · 융해

0°C 일정, 잠열 흡수

C · 물 가열

0°C → 100°C, 기울기 작음

D · 기화

100°C 일정, 가장 넓은 구간

E · 수증기 가열