기준끓는점

요약 외부 압력이 표준 대기 압력인 760mmHg일 때 액체의 끓는점이다.

플라스크에 물을 담고 마개를 막아 놓으면, 플라스크에 들어 있는 물 표면에 있는 분자 중 인접 분자의 인력을 끊기에 충분한 에너지를 가진 것은 물을 떠나 그 위의 공간으로 들어가 떠돌아다니게 된다. 여기서 액체를 떠나 기체로 되는 것을 증발이라고 한다.

물에서 증발한 분자가 많아지면 그 분자 중 일부는 운동 에너지가 작아서, 물과 충돌할 때 액체 분자와의 인력에 의해 다시 물로 되돌아간다. 물론 이때에도 물은 지속적으로 증발하여 기체가 된다. 이러한 과정이 진행되면 물에서 증발하는 분자 수와 물로 되돌아가는(응축) 분자 수가 같아져 외관상으로는 변화가 없는 것처럼 보이는 상태에 도달한다. 이 상태를 평형 상태라고 하며, 이때 물에서 생긴 증기가 나타내는 압력을 증기압력이라고 한다. 증기압력은 물질에 따라 다르며 온도가 올라갈수록 커진다.


끓는점은 액체의 증기압력과 그 액체에 작용하는 외부 압력이 같아지는 온도이다. 온도가 낮아 액체의 증기압력이 외부 압력보다 낮은 경우에는 끓지 않는다. 그러나 온도가 높아져 증기 압력이 외부 압력과 같게 되면 그 액체는 끓는다. 따라서 액체의 끓는점은 외부 압력에 따라 달라질 수밖에 없다. 외부 압력이 커지면 끓는점은 높아지고 외부 압력이 작아지면 끓는점은 낮아진다.

그러므로 ‘끓는점이 몇 도인가?’라고 묻는 것은 외부 압력이 어떠한 때인지를 한정하지 않는다면 의미없는 물음이 된다. 그래서 과학자들은 외부 압력이 1기압(760mmHg, 표준 압력)일 때의 끓는점을 기준 끓는점으로 정하였다.