물이 증발하면 온도가 낮아지는 이유

기체의 온도는 기체 분자의 운동 에너지에 비례한다.

 

다음 그림과 같이 빨강색의 기체 분자가 파랑색의 액체 분자와 충돌하여 튕겨 나올 때 기체의 속도가 방향만 변하고 크기는 그대로라면 기체의 운동 에너지는 변하지 않고 기체의 온도는 충돌 전후에 동일하다.

 

 

 

하지만, 다음 그림과 같이 빨강색의 기체 분자가 파랑색의 액체 분자와 충돌할 때 분자간 인력보다 큰 힘으로 충돌하여 액체 분자가 분리 될 때 기체와 액체의 총 운동 에너지는 충돌 전 기체 운동 에너지보다 작다. 왜냐하면 분자간 인력으로 당기고 있는 분자를 떼어 놓기 위해 에너지가 사용되기 때문에 총 운동 에너지는 줄어든다. 총 운동 에너지가 줄어들었기 때문에 그에 따라 온도가 낮아지게 된다. 즉, 파랑색 액체 분자사이의 인력에 의해 온도가 낮아지게 된다.

 

 

반대로 수증기가 물이 될 때는 물 분자를 당기는 인력이 기체 분자의 속도를 증가 시키고 그에 따라 기체 분자로 전달된 에너지로 인해 기체의 온도가 올라간다.

 

☞ 기체의 온도는 기체 분자의 운동 에너지에 비례한다.