용해 특성 가이드

개요

아이스크림이 녹고, 강철이 녹고, 양초도 녹습니다. 물질이 고체에서 액체로 변하는 것을 「융해(Melting)」라고 합니다. 하지만 하이포(티오황산나트륨)가 녹을 때는 온도가 $48^\circ\text{C}$에 고정되어 있는 반면, 파라핀은 가열할수록 점점 뜨거워지고 묽어지는 것을 눈치채셨나요? 이 실험에서는 고전적인 「물중탕」 가열 실험을 통해 융해 과정에서 결정과 비결정 물질의 근본적인 차이를 비교합니다.

배경 지식

핵심 개념

공식 및 유도

실험 단계

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   실험 대상 선택

   먼저 「하이포」를 선택합니다. 초기 상태는 $20^\circ\text{C}$ 정도의 고체 알갱이임에 유의하세요. 물중탕 가열법을 사용하면 국소적인 과열을 방지할 수 있습니다.
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   가열 시작 및 곡선 관찰

   「가열 시작」을 클릭합니다. 온도-시간 곡선의 변화 추세와 하이포의 외관 변화를 주의 깊게 관찰하세요. 온도가 특정 값까지 상승했을 때 하이포의 상태에는 어떤 변화가 일어나나요?
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   곡선 특징 분석

   계속해서 온도-시간 곡선을 관찰하세요. 곡선이 계속 상승하나요? 만약 특수한 형태가 나타난다면, 이때 하이포는 어떤 상태에 있나요? 온도는 어떤 특징을 가지나요?
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   비결정과의 비교

   실험을 초기화하고 「파라핀」으로 전환합니다. 가열을 클릭하고, 파라핀의 온도-시간 곡선이 하이포와 어떻게 다른지 비교해보세요. 가열 과정에서 파라핀의 상태 변화는 어떠한가요?

학습 목표

• 결정 융해의 조건 귀납: 녹는점에 도달 + 열을 계속 흡수.
• 결정이 융해 과정에서 「온도는 일정하지만 열을 흡수한다」는 물리적 사실을 이해한다.
• 비결정이 융해될 때 「온도가 상승하며 부드러워지는」 물리적 현상을 설명할 수 있다.
• 물중탕 가열법의 목적과 실험 중 온도계 사용의 세부 사항을 숙달한다.

실제 적용

• 제강: 철이 결정이라는 특성을 이용하여 용광로 온도를 제어해 철괴를 정밀하게 융해합니다.
• 주조: 액체 금속이 냉각되어 다시 결정으로 응고되는 성질을 이용합니다.
• 유리 가공: 유리가 비결정이며 고정된 녹는점이 없는 특징을 이용하여, 부드러워지는 과정에서 늘리거나 불어서 예술 작품을 만듭니다.

일반적인 오해

추가 읽을거리

• Wikipedia - Melting