혼합물 이야기 (Solutions and Fluids)

Substances, Mixtures, and Solutions (물질, 혼합물, 그리고 용액)

Substances (물질) 은 더 단순한 형태로 쪼개지지 않고 형태를 물리적으로 바꿀수 없는 것을 말해. 물질은 단수의 화합물로만들어져있어. 물질은 단수 화합물이야. 예를 들어 물은 물질이야. 물리적으로 물이 얼음이나 수증기로 변할 수 있지만, 물은 여전히 H₂O로 남아있으니까. 

혼합물은 다른 물질들이 서로 화학적으로 섞여서 만들어진 것을 말해. 샐러드 드레싱은 레몬쥬스와 호브, 오일과 같은 서로 다른 것들을 섞어놓은 혼합물이지. 

혼합물은 두가지 타입이 있어.

1. Heterogeneous Mixture (이종 혼합물) : 물질이 균일하게 섞이지 않은 혼합물을 이종 혼합물 (Heterogeneous Mixture)라고 해. 샐러드는 이종 혼합물의 예라고 할 수 있어. 샐러드의 모든 부분은 똑같지 않잖아. 네가 아무리 여러번을 섞는다고 해도 말야. Hetero 는 그리스어가 어원이고 뜻은 "다른" 이야. 그래서 혼합물의 모든 부분이 같지 않다는 것을 설명해 주지

2. Homogenous Mixture (균질 혼합물) : 각각의 물질의 분자가 똑같이 섞여 있는 혼합물을 말해. 설탕을 물에 풀면 균질 혼합물인 설탕물이 생성돼. 넌 설탕과 물을 볼순 없지 단지 액체가 두개의 분자를 포함한다는 걸 볼 수 있을꺼야. Homo는 그리스 어로 "같은"이란 뜻이야. 균질의 뜻을 알수 있겠지? 

떄로 균질 혼합물을 Solutions (용액) 이라고 불러. 용액은 Solute (용질)과 Solvent(용매)로 이루어져있어. Solute(용매)는 물질을 녹이는 물질을 말해. Solvent(용질)은 용매에 녹는 물질을 말해. 예를 들어, 스포츠 드링크는 물(Solvent)에 가루로 된 스포츠 드링크 믹스(Solute)로 만들어져. 

 

Solution (용액) : 균질 혼합물 Solute (용질) : 용매에 녹는 물질  Solvent (용매) : 용질을 녹이는 물질

혼합물 이야기

Solubility (용해도) 

Solubility (용해도)는 다른 물질에 녹는 물질의 능력을 말해. 용해도에 영향을 미치는 많은 요소들이 있어. 

온도 : 온도는 중요한 요소중 하나야. 대개 고체 용질은 고온의 물에 더 잘 녹아. 예를 들면 설탕이 뜨거운 물에 더 잘 녹는것을 들 수 있지.

Gas도 액체에 녹을 수 있어. Carbonation (탄산화) 과 같은 가스 용질은 고체 용질과는 반대야. 개스는 차가운 온도에서 더 잘 용해돼. 탄산음료는 차가운 곳에서 더 오래 Fizzy (탄산)을 유지할 수 있어 왜냐면 개스는 차가운 액체에 더 잘 녹으니까. 

Pressure (압력) 과 the Concentration (농도) 용해도에 영향을 미치는 중요한 요소중 하나란다. 

Concentration (농도) 

Solution (용액) 의 Concentration (농도) 는 용액에 포함되어 있는 용질의 양을 말해. Concentrated solution (농축용액)은 많은 용질을 포함하고 있어. Diluted Solution (희석액)은 그 반대로, 아주 작은 용질을 포함하지. 레몬 스포츠 드링크 용액을 예로 들어보자. 농축된 용액은 엄청 시고 달거고, 희석액은 물같은 느낌일거야. 

쥬스박스의 옆에는 대개 과일 쥬스의 농도에 대해 적혀 있어. 과일의 농도가 7퍼센트라면 이 말은 쥬스의 7퍼센트만 과일쥬스이고 나머지는 물과 설탕과 같은 물질들로 이루어져있다는 이야기란다. 

Pressure (압력)

Fluid (유동체) 은 앷게와 기체처럼 흐를 수 있는 걸 말해. 다른 모든 형태의 물질과 마찬가지로 유동체는 주변 환경에 압력을가하거나 밀어내지. 예를 들어, 풍선을 채우는 공기는 풍선의 측면에 압력을 가하여 팽창 상태를 유지해.

한편, 대기의 압력은 풍선의 바깥쪽 벽을 밀어 부치지. 내부의 압력이 커질수록, 풍선은 부풀어오른 상태를 유지할거야. 압력은 미는 힘과 미는 영역의 크기에 대해 비례관계를 가지고 있어. 힘이 쎄다는 것은 압력이 쎄다는 것을 의미하고 반대로 더 큰 면적은 압력이 줄어드는 반비례 관계를 의미해. 이것을 수식으로 정리하면 ;

 

압력에 가장 많이 일반적으로 사용되는 단위는 Pascal (Pa) 혹은 Atmosphere (Atm)이야.  1 대기압은 대기가 해수면에서 지구에 가하는 압력을 말해. 높은 곳으로 이동하면 대기압은 너에게 좀덜 작용해 낮은 고도와 높은 고도의 대기압의 변화는 네가 높은 산을 차로 통과할때 귀가 막히거나 뚫리는듯한 느낌을 받는 원인이 되지. 또, 산에 가면 낮은 온도에서 물이 끓는 것도 그런 이유야 : 분자를 잡아두는 압력이 낮기 때문에 물 분자들이 더 빨리 도망갈수 있거든. 

 

물질에 가해지는 압력의 합은 물의 양 혹은 공기 분자에 따라 달라져. 엄청많은 책들을 상상해봐. 그 책들이 쌓여있다고 생각해보면, 바닥에 있는 책은 맨 위의 책보다 훨씬 더 많은 압력을 받을거야. 만약 네가 아주 깊은 물속에 들어간다면 같은 이유로 수면에 있는것 보다 더 많은 압력을 느끼게 될꺼야. 

 

고도에 따른 대기압의 변화 

<출처 : Everything you need to ace Science in one big fat notebook>