굳기

굳기는 액체 또는 반고체 상태의 물질이 고체 상태로 변하는 과정을 의미한다. 응고(凝固)라고도 한다. 일반적으로 온도가 낮아짐에 따라 분자 운동이 둔화되고 분자 간의 인력이 증가하여 나타나는 현상이다.

정의 및 특징

굳기는 물질의 상 변화 중 하나로, 액체 상태에서 고체 상태로의 전이를 나타낸다. 이러한 상 변화는 특정 온도(어는점 또는 녹는점)에서 발생하며, 이 온도에서는 액체와 고체가 공존할 수 있다. 굳는 과정에서는 열에너지의 방출이 일어나는데, 이를 응고열 또는 잠열이라고 한다.

• 어는점: 액체가 굳기 시작하는 특정 온도. 순수한 물질의 경우, 어는점은 일정하게 유지된다.
• 응고열: 액체가 고체로 굳을 때 방출하는 열에너지. 응고열은 물질의 종류에 따라 다르다.
• 결정화: 굳는 과정에서 원자 또는 분자들이 규칙적인 배열을 이루어 결정 구조를 형성하는 현상.
• 비정질화: 굳는 과정에서 원자 또는 분자들이 불규칙적인 배열을 유지하는 현상. 유리 등이 대표적인 예이다.

굳기에 영향을 미치는 요인

• 온도: 굳기의 가장 중요한 요인. 온도가 낮아질수록 굳는 속도가 빨라진다.
• 압력: 압력이 증가하면 일반적으로 어는점이 낮아진다.
• 불순물: 불순물이 포함되면 어는점이 낮아지고 굳는 과정이 복잡해질 수 있다.
• 냉각 속도: 냉각 속도가 빠를수록 결정 크기가 작아지거나 비정질화가 촉진될 수 있다.

굳기의 예시

• 물 -> 얼음
• 용암 -> 암석
• 납땜 시 녹은 납 -> 고체 납
• 초콜릿 제조 시 녹은 초콜릿 -> 고체 초콜릿

활용 분야

굳기는 다양한 산업 분야에서 활용된다. 금속 가공, 식품 제조, 플라스틱 성형, 건설 등에서 굳는 현상을 제어하여 원하는 형태와 특성을 가진 제품을 생산한다. 또한, 냉각 기술, 보존 기술 등에도 굳기의 원리가 적용된다.