[열역학 개념의 해설] 임계점

본 포스팅은 여상도 교수님께서 지으신 '열역학 개념의 해설' 중 제12장 '임계점' 내용 요약 및 개인적인 생각을 덧붙여 작성한 것입니다.

 

12. 임계점

증기(vapor)와 기체(gas)는 같은 말일까요? 보통은 이 두 단어를 혼용하여 사용하는데요. 사실 이 두 단어의 열역학적 정의는 완전히 다르답니다. 증기는 일정 온도에서 압력을 증가시키면 액화가 되는 상태이고, 기체는 일정 온도에서 압력을 아무리 증가시켜도 액화가 되지 않는 상태랍니다. 그리고 증기와 기체를 구분하는 지점이 바로 임계점이에요.

 

즉, 임계점은 간단히 물질의 상태를 액체, 기체, 증기로 나눌 수 있는 경계점이라고 정의할 수 있는데요. 대부분의 물질에는 고유의 임계 온도 및 임계 압력이 존재하고, 이보다 높은 상태에 있는 유체를 초임계유체라고 한답니다. (초임계 유체는 기체도 증기도 액체도 아닌 상태인 것이지요.)

 

초임계 유체의 가장 큰 특징은 온도와 압력이 변하여도 증기압 곡선을 가로지르지 않기 때문에 상변화가 일어나지 않는다는 것이랍니다. 물론 초임계상태에서 등온 감압을 하면 기체, 등압 냉각을 하면 액체가 되지만 이때 급격한 물리적 변화는 일어나지는 않아요. (일반적으로 상변화란, 어느 순간 물질의 고유 물성이 크게 바뀌는 것을 의미하는데요. 초임계 상태에서 기체가 되거나 액체가 될 때는 상변화 할 때처럼 물질의 고유 물성이 갑자기 크게 바뀌지 않는답니다.)

 

이처럼 초임계 유체는 상변화가 일어나지 않기 때문에, 압력과 온도에 따라 물성이 연속적으로 변하고, 그 값은 액체와 기체의 사이값을 가진답니다. 또한 초임계 유체는 액체와 기체가 갖는 넓은 범위의 물성을 가질 수 있기 때문에, 온도와 압력에 따라 물성이 크게 바뀌는 경향이 있고, 따라서 물성의 변화가 많이 요구되는 반응 및 분리공정에 초임계 유체가 많이 사용된답니다.

 

그럼 임계점에 대한 포스팅을 마치겠습니다.