입에서 나온 김은 수증기가 된 물분자가 차가운 공기와 만나 액체화 된 상태입니다. 수증기는 눈에 보이지 않죠. 우리 눈에 하얗게 보이는 김은 액체인 물입니다. 날씨가 추워져 온도 차이가 나면 수증기는 응축하면서 미세하게 물방울이 만들어지는 것입니다. 반면 기온이 올라가면 주변의 공기의 온도와 몸 속의 온도가 차이가 나지 않아 입에서 나온 수증기는 수증기 상태 그대로 대기 중에 퍼지게 되어 아무것도 보이지 않게 됩니다.



이렇게 기체에서 액체로 변화하는 현상을 액화라고 하는데요. 위의 그림처럼 기체에서 액체로 바뀌면 분자는 높은 에너지 상태에서 낮은 에너지 상태로 변화하므로 운동에너지가 줄고 분자간의 거리가 가까워지는 것을 볼 수 있습니다.

이러한 액화현상은 온도와 압력의 영향을 받는데요. 기체 분자간의 거리가 가까울수록 액화가 쉽게 일어납니다.

 

모든 기체들이 무조건 액화가 되는 것은 아니랍니다. 기체의 종류에 따라 어떤 온도 이상에서 압력을 올려주어도 액화되지 않는 한계점이 존재하는데, 액화가 가능한 가장 높은 온도를 임계온도라고 합니다.

 

예를 들어 암모니아는 임계온도가 상온보다 높아서 상온에서 압력만 강하게 주어도 액체로 만들 수 있는데요.

반면에 산소, 질소, 수소는 상온보다 낮은 임계온도를 가지고 있어서 압력으로 액화시키 어렵습니다. 이런 기체들은 반드시 임계온도 이하로 온도를 낮추고 압축해주어야 액화시킬 수 있습니다. 이러한 기체들은 대부분 냉각제로 사용됩니다.



액화가 된 입김은 우리 눈 앞에서 금방 사라지는데요. 액화된 물방울이 낮은 온도의 공기 속에서 다시 수증기로 변하기 때문입니다.

이러한 액화로 새벽의 서리나 이슬이 생기는 이유를 설명할 수 있답니다. 밤새 기온이 떨어지게 되면 공기 중의 수증기가 응축하여 액화현상이 일어나고 온도가 더 내려가면 얼어서 표면에 붙는 서리가 발생합니다.



아침에 집을 나서기 전에 바깥에 서리가 생겼는지 보시면 이제 밤 사이 기온이 얼마나 낮아졌는지 아실 수 있겠죠?