학문
정확히 포화 상태의 공기에서는 응결이 일어나나요?
정확히 포화 상태의 공기에서는 응결이 일어나나요?
포화 수증가량과 현재 수증기량 중 어느 것도 더 크지 않고 같다면 이 공기는 "응결이 일어난다"고 할 수 있나요?
2개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 정확히 포화 상태인 공기에서는 응결이 시작될 수 있는 상태이지만, 포화 상태 자체만으로는 반드시 응결이 일어난다고 말할 수는 없습니다. 우선 포화 상태란 현재 공기 속의 수증기량과 포화 수증기량이 정확히 같은 상태를 의미하는데요, 즉 이는 상대습도 100%이며 공기는 더 이상 수증기를 추가로 받아들일 수 없는 상태입니다. 이 상태에서는 공기와 액체 상태의 물 사이에 증발과 응결이 같은 속도로 일어나는 동적 평형이 이루어질 수 있습니다. 따라서 거시적으로 보면 수증기의 양은 변하지 않으며, 응결이 계속 진행되어 물방울이 늘어난다고 보기는 어렵습니다.
하지만 이 포화 상태에서 기온이 조금만 더 내려가거나 수증기가 조금이라도 더 증가하게 된다면, 현재 수증기량이 포화 수증기량보다 많아지는 과포화 상태가 되어 남는 수증기가 물방울로 응결하기 시작합니다. 이때 이슬, 안개, 구름 등이 형성되는 것입니다. 따라서 보통 공기가 포화 상태가 되면 응결이 시작된다고 간단히 설명하는 경우가 많습니다. 그러나 엄밀한 물리학적 관점에서는 정확히 포화 상태는 증발과 응결이 평형을 이루는 상태이며, 응결이 순수하게 진행되는 것은 포화 상태를 넘어 과포화 상태가 되었을 때라고 보시면 되겠습니다. 감사합니다.
안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
정확히 포화 상태인 공기에서는 미시적으로는 응결이 일어나고 있지만, 거시적으로는 아무런 변화가 없는 것처럼 보여집니다. 과학적으로 이를 동적 평형 상태라고 합니다.
포화 수증기량과 현재 수증기량이 같다는 것은 물 표면에서 탈출하는 수증기 분자의 수(증발량)와 공기 중 수증기가 다시 물로 돌아오는 분자의 수(응결량)가 완벽하게 같음을 의미합니다.
수증기가 물로 변하는 응결 현상은 눈으로 보이지는 않지만 끊임없이 일어나고 있습니다. 다만, 응결되는 양과 똑같은 양이 동시에 증발하고 있어 우리 눈에는 물방울이 맺히는 변화가 보이지 않을 뿐입니다.
따라서 과학적 개념으로서 응결이 일어나는가?라고 묻는다면 증발과 같은 속도로 일어난다가 맞습니다.
우리 눈에 보일 정도로 이슬이 맺히는 본격적인 응결이 나타나려면, 포화 상태를 넘어선 과포화 상태가 되어야 합니다.
기온이 낮아져 포화 수증기량이 줄어들거나 수증기가 더 공급되어, 응결 속도가 증발 속도보다 빨라질 때 비로소 눈에 보이는 응결 현상이 나타나는 것입니다.
즉, 포화 상태는 응결이 멈춘 것이 아니라 증발과 완벽한 균형을 이룬 상태입니다.
제 답변이 도움이 되었으면 좋겠습니다. 끝까지 읽어주셔서 감사합니다.