임계온도

정의

기체상과 액체상, 고체상의 상전이 현상에서 나타나는 특이점인 임계점(critical point)의 온도를 말한다. 이 온도보다 낮은 상태의 기체는 적당한 압력을 가하면 액체로 상태변화가 일어나지만, 이 온도보다 높을 경우, 액화되지 않는다. 열역학적으로는 온도와 압력, 부피 등을 변화시켜도 상태변화가 일어나지 않는 온도를 뜻한다.

특징

열역학적으로 온도·압력·부피를 변화시키면 기체의 액화, 액체의 기화 등의 변화가 일어난다. 하지만 특정 온도 이상이 되면 더이상 압력에 따른 상태변화가 일어나지 않는데, 이런 상태가 되는 온도를 말한다.

기체상과 액체상, 고체상은 온도와 압력에 따라 나타나며 이를 도표화하면 몇 개의 특이점이 나타난다. 기체상과 액체상, 고체상이 모두 공존할 수 있는 삼중점(triple point)이 그 하나이고 액체상과 기체상의 상전이가 더이상 일어나지 않는 영역도 있는데 이를 임계점이라고 한다. 임계점이 나타내는 압력을 임계압력(critical pressure), 온도를 임계온도(critical temperature)라고 한다. 임계온도 이하의 영역에서는 도표상에 두 상의 경계가 형성되어 기체상과 액체상의 상전이가 일어난다. 하지만 임계온도 이상의 영역에서는 두 상이 서로 나뉘지 않는 초임계유체(supercritical fluid) 상태가 된다.

예를 들면 암모니아는 132℃, 이산화탄소는 31℃, 산소는 －119℃가 임계온도로 알려져 있으며, 이보다 높은 온도에서는 압력을 아무리 크게 해도 기체는 액화하지 않는다. 순수물질에 있어서 평형상태는 온도와 압력에 의해 결정되며, 일반적으로 고체·액체·기체 등 각 상의 존재 범위를 나타낼 수 있다.

윤상영 2012년 12월 20일 (목) 09:36 (KST)