EBS 수능특강 독서 050 퓨가시티와 이탈 성향 (feat 이상기체) [중]

퓨가시티와 이탈 성향 (feat 이상기체)

1. 두 개의 다른 [물체]가 서로 [접]해 있을 경우 [온도]가 [다르면] [열]이 [이동]하고 온도가 [같으면] 열이 [이동]하지 [않는다]. 이러한 온도의 특징을 [루이스]는 [이탈 성향]이라고 불렀다. 즉 [온도]가 [높은 물체]는 [에너지]의 [이탈 성향]이 [크]고 온도가 낮은 물체는 에너지의 이탈 성향이 작다고 할 수 있다. 결국 [물체의 온도]는 그 물체가 가진 [이탈 성향]을 나타낸다는 것이다.
   
   
2. 루이스는 인접한 두 [상 사이]에서 [물질 이동]이 일어날 때도 [이탈 성향 개념]을 [적용]할 수 있다고 보았다. 그에 따르면 [물의 끓는 현상]을 [물 분자]가 [이탈 성향]이 [큰] [액체상]에서 이탈 성향이 [작은] [기체상]으로 [이동]하게 된 것으로 설명할 수 있게 된다. 그런데 물에 [소금]이 녹아 있다고 하자. 수용액을 [끓는점]은 [상승]하고 끓는점 아래의 같은 온도에서 물의 [증기압]은 [감소]하게 된다. 이는 소금물이 액체상에게 기체상으로 [이탈]하고자 하는 [성향]이 [감소]된 것으로 설명할 수 있다. 결국 액체의 [이탈 성향]은 액체 성분의 [증기압]과 [유사]한 개념이 된다. 하지만 이탈 성향이 증기압과 항상 [동일] 한 것은 [아니다]. 앞에서 물체의 [온도]를 물체가 가진 [이탈 성향]을 나타내는 것으로 본 것처럼, 분자 사이의 거리가 멀어 분자 간 서로 영향을 주기 어려운 [이상 기체]에 [가까운] 실제 기체가 액체상에서 [이탈]하여 기체상이 되고 성분이 기체상과 액체상의 [평형]을 이루고 있을 때 각 [성분]의 [증기압]은 그 성분이 액체상으로부터 [이탈하려는 정도]와 [동일]하다.
   
   
3. 하지만 [실제 기체]인 경우에는 [분자 간] [인력과 반발력]이 있어 [증기압]으로 [이탈 성향]을 [나타내지 못한다.] 왜냐하면 실제 기체의 [인력]이 [우세]하면 [압력]이 [작아] 지고 [반발력]이 [크면] [압력]이 [커지]기 때문이다. 하지[만] [순수한 물질]의 경우 이상 기체이건 실제 기체이건 [이탈 성향]은 [동일]하다. 즉 [온도만] 같으면 액체상의 분자가 [기체화]하려는 [성향]은 [같다.] 어쨌든 루이스는 실제 기체일 때 증기압으로 이탈 성향을 나타내지 못하는 [문제]를 [해결]하기 [위해] [이탈 성향]을 [퓨가시티]라고 명명했다. 그리고 퓨가시티를 [퓨가시티 계수]와 [기체상의 압력]의 [곱]으로 나타냈다. 따라서 퓨가시티는 [압력의 단위]를 [가지며] 이러한 이유로 퓨가시티를 [보정된 압력]이라고도 부른다.
   
   
4. [퓨가시티 계수]는 [단위가 없는] 수이며 [압축 인자의 함수]다. [압축 인자]는 같은 온도와 압력에서 [어떤 기체의 부피]를 [이상 기체의 부피]로 [나눈 값]이다. 이 값은 [반발력]이 [우세]하면 [1보다 크고] [인력]이 [우세]하면 [1보다 작다.] 결국 [퓨가시티 계수]는 [인력과 반발력 중] [어느 것이 우세]하냐에 따라 [달라] 진다. 그리고 어떤 기체가 [이상 기체]에 [가깝]다면 [퓨가시티 계수]는 [1에 근사한 값]을 갖고 어떤 기체가 [이상 기체라면] [퓨가시티 계수]는 [1]이 된다.

  온도가 높은 어떤 물체와 이 물체보다 낮은 온도를 갖는 물체를 접촉시키면 두 물체의 높은 온도의 물체 온도는 내려가고 낮은 온도 물체의 온도는 올라가서 결국 같은 온도가 된다. 이러한 현상을 루이스는 온도가 높은 물체가 에너지의 이탈 성향이 크다라고 설명했다. 그리고 결론적으로 물체의 온도는 그 물체가 가진 이탈 성향을 나타낸다고 하였다.
 루이스는 이러한 결론을 액체가 기체화되는 상변화에도 적용했다. 앞의 열 이동에서 온도가 물체가 가진 이탈 성향을 나타내는 것처럼 상변화에서 증기압은 성분이 액체상으로부터 이탈하려는 서향을 나타낸다고 본 것이다. 하지만 이상 기체가 아니고 혹은 이상 기체에 아주 가깝다고 볼 수 없는 경우에는 그 물질 분자가 가지고 있는 인력과 반발력이 압력에 영향을 미치게 된다.
  이러한 문제를 해결하기 위해 루이스는 이탈 성향이라는 말 대신에 퓨가시티라는 이름을 제시한다. 퓨사시티는 퓨가시티 계수와 기체상의 압력의 곱으로 나타내는 개념으로 분자 간 인력과 반반력에 의해 달라지는 압력을 압력 함수인 퓨가 시티 계수가 반영하게 된다.