드라이아이스를 물에 넣으면 하얀 연기가 피어오르는 것은 급격한 승화열 흡수로 인해 주변 공기 중 수증기가 응결하기 때문인데, 이 과정이 어떻게 되나요?

Question

드라이아이스를 물에 넣으면 하얀 연기가 피어오르는 것은 급격한 승화열 흡수로 인해 주변 공기 중 수증기가 응결하기 때문인데, 이 과정이 어떻게 되나요?

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

드라이아이스를 물에 넣었을 때 피어나는 하얀 연기의 정체는 무색무취의 이산화탄소 가스가 아니라, 극저온의 가스가 주변 수증기를 급격히 냉각시켜 만들어낸 미세한 액체 물방울입니다.

드라이아이스를 물에 넣으면 상대적으로 온도가 높은 물로부터 다량의 열에너지를 순식간에 빼앗아 고체에서 기체로 변하는 승화 현상이 폭발적으로 일어납니다. 승화되어 올라오는 기체 이산화탄소는 여전히 극도로 차가운 상태를 유지한 채 수면 위로 뿜어져 나오는데, 이 차가운 기체가 수면 바로 위에서 증발하는 따뜻한 수증기 및 주변 공기 중의 수증기와 마주치면서, 수증기의 온도가 이슬점 이하로 낮아짐에 따라 기체 상태였던 수증기가 미세한 액체 물방울로 순식간에 응결되면서 눈에 보이는 하얀 구름을 형성합니다.

이때 연기가 바닥으로 낮게 깔리는 이유는 이산화탄소 기체 자체의 분자량이 공기보다 큰 데다, 극저온 상태라 밀도가 매우 높아서 응결된 물방울을 머금은 차가운 기체는 위로 피어오르지 못하고 용기 밖으로 흘러넘쳐 바닥을 따라 낮게 깔리는 특성을 보입니다.