무대 연출에 사용하는 드라이아이스가 연기를 만드는 원리는 고체가 기체로 승화하는 현상 때문이라고 하는데요. 물질의 승화와 상태 변화 과정을 설명해 주세요.

Question

무대 연출에 사용하는 드라이아이스가 연기를 만드는 원리는 고체가 기체로 승화하는 현상 때문이라고 하는데요. 물질의 승화와 상태 변화 과정을 설명해 주세요.

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

드라이아이스가 연기를 만드는 원리는 고체가 기체로 상태 변화하는 승화가 맞지만, 눈에 보이는 흰 연기 자체는 이산화탄소 기체가 아닌 주변의 미세한 물방울입니다. 투명한 이산화탄소 기체가 주변 수증기를 급격히 냉각시키면서 일어나는 연속적인 상태 변화 때문입니다. 이와 관련하여 설명해 드릴게요.

드라이아이스는 -78.5°C 상태의 고체 이산화탄소이며, 이산화탄소의 삼중점은 5.11 기압으로, 일반적인 대기압보다 훨씬 높습니다. 따라서 대기압하에서는 액체 상태를 유지할 수 있는 압력이 부족하기 때문에, 열을 흡수하는 즉시 액체 단계를 거치지 않고 고체에서 기체로 곧바로 승화하는 것입니다.

흰 연기가 만들어지는 과정은 드라이아이스가 주변의 열을 빼앗아 상태 변화할 때, 투명하고 차가운 이산화탄소 기체로 변하며, 이때 생성된 이산화탄소 기체 자체는 눈에 전혀 보이지 않습니다. 극저온의 이산화탄소 기체가 주변 공기와 섞이면서 공기 중 수증기가 이슬점 이하로 급격히 낮아지면서, 공기 중의 기체 상태 수증기가 순식간에 미세한 액체 물방울로 응축되어 우리 눈에 보이는 흰 연기를 만듭니다.