[잡다한 지식] 임계온도 (Critical Temperature)

안녕하세요, Sean 입니다.

 

오늘은 임계 온도 (臨界溫度, Critical Temperature)에 대해 알아보겠습니다.

 

■ 임계 온도란? (출처 : 네이버 지식백과 - 두산백과)

 

요약) 기체상과 액체상, 고체상의 상전이 현상에서 나타나는 특이점인 임계점 (Critical Point)의 온도를 말한다.

이 온도보다 낮은 상태의 기체는 적당한 압력을 가하면 액체로 상태 변화가 일어나지만, 

이 온도보다 높을 경우, 액화되지 않는다. 열역학적으로는 온도와 압력, 부피 등을 변화시켜도

상태변화가 일어나지 않는 온도를 뜻한다.

 

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

더 이상 일어나지 않는 영역도 있는데 이를 임계점이라고 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 132도, 이산화탄소는 31도, 산소는 -119도가 임계온도 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.

 

■ 다양한 분야에서의 임계온도

 

임계 온도는 물리학과 화학에서 여러 맥락에서 중요한 개념으로 사용됩니다.

다양한 분야에서 사용되는 임계 온도의 정의와 의미를 알아보겠습니다.

 

1. 물리학 (고체물리학 및 초전도체)

 

1) 초전도체

- 임계 온도는 특정 재료가 초전도성을 나타내는 온도를 말합니다. 이 온도 이하에서는

재료가 전기 저항 없이 전류를 전달할 수 있습니다.

 

2. 화학 및 열역학

 

1) 기체와 액체의 상변화

- 임계 온도는 특정 물질이 기체와 액체 상태 사이의 상변화를 겪을 수 있는 최대 온도입니다.

이 온도 이상에서는 아무리 압력을 가해도 기체를 액체로 응축할 수 없습니다. 임계 온도에서의

압력을 임계 압력이라고 합니다.

 

3. 재료 과학

 

1) 자성 재료

- 자성 재료에서는 임계 온도(큐리 온도)는 자성이 상실되는 온도입니다. 이 온도 이상에서는

재료가 자성을 잃고 상자성이 됩니다.

 

4. 물리학 (플라즈마 물리학)

 

1) 플라즈마 상태

- 플라즈마 상태로 전이되는 임계 온도는 물질이 이온화되어 플라즈마 상태로 변하는 온도입니다.

 

 

오늘은 임계온도와 다양한 분야에서의 임계온도에 대해 알아보았습니다.

 

간략한 내용이지만 조금이나마 도움이 되셨기를 바라며

이만 줄이도록 하겠습니다.

 

지금까지 Sean 이였습니다.

 

감사합니다.