안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
일회용 부탄가스통을 가스레인지에 끼워 오래 사용하다 보면 통 표면이 차갑게 식으면서 축축하게 이슬이 맺히는 모습을 자주 볼 수 있습니다. 이는 휴대용 가스통 내부에서 일어나는 상태 변화와 그에 따른 열에너지의 이동 때문에 나타나는 전형적인 과학 현상입니다.
부탄가스통 안에는 엄청난 양의 가스를 압축하여 집어넣었기 때문에 부탄이 기체가 아닌 액체 상태로 채워져 있습니다. 가스레인지를 켜서 가스를 소비하기 시작하면 통 내부의 압력이 낮아지면서 액체 상태였던 부탄이 분출구 쪽으로 나오며 기체로 변하게 되는데 이를 기화 현상이라고 합니다.
액체가 기체로 상태 변화를 일으키기 위해서는 분자 사이의 인력을 끊어내야 하므로 반드시 외부에서 열에너지를 흡수해야 합니다. 이를 기화열이라고 부릅니다. 가스를 계속해서 빠르게 사용하면 통 내부의 액체 부탄이 기화하면서 필요한 기화열을 부탄가스통 자체와 주변 공기로부터 급격하게 빼앗아 갑니다.
그 결과 열을 빼앗긴 부탄가스통의 금속 표면 온도는 순식간에 주변 공기 온도보다 훨씬 낮아지게 됩니다. 이렇게 차가워진 가스통 표면에 공기 중에 떠돌던 수증기가 닿으면, 온도가 떨어지면서 기체였던 수증기가 다시 액체 물방울로 변하는 응결 현상이 일어납니다. 마치 무더운 여름날 얼음물을 담아둔 컵 표면에 물방울이 맺히는 것과 똑같은 원리입니다.
결국 부탄가스통 표면의 차가운 이슬은 액체 부탄이 가스로 변할 때 주변 열을 빨아들이는 성질과, 그로 인해 차가워진 표면에 공기 중 수증기가 엉겨 붙는 과정이 결합하여 생겨나는 현상입니다.