손 소독제를 손바닥에 문질러 바르면 액체가 증발하면서 손이 매우 시원하게 느껴지는 유기 용매의 상태 변화 및 기화열 흡수 반응의 과학적 원리는 무엇인가요?

Question

고농도 알코올 성분의 손 소독제를 손바닥에 문질러 바르면 액체가 증발하면서 손이 매우 시원하게 느껴지는 유기 용매의 상태 변화 및 기화열 흡수 반응의 과학적 원리는 무엇인가요?

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

손 소독제를 바를 때 손이 시원해지는 것은 액체 에탄올이 기체로 변하는 과정에서 피부의 열에너지를 급격히 빼앗아가는 기화열 흡수와 높은 열의 흐름 때문입니다. 좀 더 자세히 설명해 드릴게요.

손 소독제의 주성분인 에탄올은 물 분자에 비해 분자 간 수소 결합력이 약하기 때문에 끓는점이 낮고, 피부 온도에 닿으면 즉시 기체로 빠져나가려는 높은 휘발성을 가지고 있습니다. 액체 상태의 알코올 분자들이 분자 간 결합을 끊고 자유로운 기체 상태로 뛰어오르려면 에너지가 필요합니다. 알코올은 이 필요한 에너지를 인접한 손바닥 피부의 열에너지 형태로 흡수하는데, 이를 기화열이라고 합니다.

또한, 피부의 냉각 수용체는 단순히 낮은 온도만을 감지하는 것이 아니라, 단위 시간 및 단위 면적당 열이 빠져나가는 속도인 열속을 인지합니다. 에탄올은 단위 질량당 잠열 자체는 물보다 작지만, 증발하는 속도가 물보다 수배 이상 빠르기 때문에 피부 표면 체온을 폭발적으로 빼앗아 가며 시원함을 느끼게 됩니다.