증기압력

 

1. 개념
2. 관련 법칙


1. 개념

어느 닫힌 용기안에서 액체인 물질 A가 있다고 가정해보자. 그렇다면 처음에는 증발할것이다. 그래서 그 액체의 양은 줄어들 것이다. 그러다가 어느 순간부터는 액체가 기화하는 속도와 기체가 액화하는 속도가 같아진다. 이 때 액체의 양은 더이상 줄지 않는다. 이 때 기체 A의 압력을 증기압력이라 한다. 상온을 기준으로 액체인 물질이 빠르게 증발하면 이 물질의 증기압력은 대기압에 가깝다 볼 수 있으며, 상온에서 기체라면 증기압력>대기압이라 볼 수 있다.
고체로도 충분히 가능하다. 바로 승화라는 현상이 존재하기 때문.
평형 상태에 있을 경우, 액체의 화학 퍼텐셜과 증기의 화학 퍼텐셜은 같다.
증기가 되려는 힘이라고 생각하면 이해하기 쉽다. 즉, 증기압력이 클수록 증기가 된 입자 수가 많다.

2. 관련 법칙

관련된 법칙으로는 라울의 법칙(어느 용액에서 용매의 증기압은 순수한 용매의 증기압*용매의 몰분율), 헨리의 법칙등이 있다.
어떤 용액의 증기 압력은 용질의 몰분율에 반비례하고 온도에 비례한다.[1] 증기압력의 정의에 따라 증기압력이 대기압보다 크면 끓거나 승화하기 시작한다. 물의 끓는점이 373.15K 라고 하는 것은 그 온도에서 물의 증기압력이 대기압과 같음을 의미한다. 산위에서 물이 빨리 끓는 것, 설탕물이 순수한 물보다 높은 온도에서 끓는 것 등이 이와 관련된 현상이다.
그래서 압력과 농도를 잘 조절하면 물을 0ºC 에서도 끓일 수 있다! 기화하는 건 흡열반응이기에 금방 얼음이 되어버리겠지만 참고
이렇게 용질의 종류와 상관없이 농도에만 관련있는 용액의 성질을 용액의 총괄성이라고 한다.

[1] 단, 용질의 몰분율이 매우 작다면 헨리상수를 비례상수로 하는 비례관계가 성립한다. 당연히 커지면 라울의 법칙을 따른다.

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