안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
고체 물질이 용매에 녹을 때는 대개 주변의 열을 흡수하는 흡열 반응이 일어납니다. 외부에서 온도를 높여 열을 공급해 주면 물질이 더 잘 녹게 되므로, 온도가 올라갈수록 고체의 용해도는 증가하는 경우가 많습니다. 따뜻한 물에 설탕이 더 많이 녹는 것이 대표적입니다. 하지만 수산화 칼슘처럼 녹을 때 오히려 열을 방출하는 일부 고체는 온도가 높아질수록 용해도가 떨어지는 예외를 보이기도 합니다.
반면 기체 물질은 고체와 완전히 반대로 작용합니다. 기체는 온도가 올라갈수록 용해도가 예외 없이 급격하게 감소합니다. 기체 분자들은 온도가 높아지면 에너지를 얻어 활발하게 움직이기 때문에, 액체 속에 붙잡혀 있지 못하고 표면을 뚫고 공기 중으로 탈출해 버립니다. 또한 기체는 사방으로 퍼지려는 성질이 있어서 외부에서 누르는 압력이 강할수록 액체 속에 더 잘 억눌려 녹아들어 갑니다. 즉, 기체의 용해도는 온도가 낮을수록, 압력이 높을수록 커집니다.
이러한 기체의 특성은 일상에서 쉽게 볼 수 있습니다. 톡 쏘는 탄산음료를 시원하게 보관하고 뚜껑을 꽉 닫아두는 이유는 낮은 온도와 높은 압력을 유지해 이산화 탄소를 음료 안에 많이 녹여두기 위해서입니다. 여름철 강물이 따뜻해지면 물속 산소량이 줄어들어 물고기들이 수면 위로 입을 뻐끔거리는 것도 온도가 오르면서 산소의 용해도가 떨어졌기 때문입니다.