응결

응결(凝結, Condensation)은 기체 상태의 물질이 액체 상태로 상변화하는 과정을 말한다. 기체 분자의 운동 에너지가 감소하여 분자 간의 인력이 우세해지면서 액체 상태로 변하는 현상이다. 증발의 반대 과정이며, 끓음과는 구별된다. 끓음은 액체 내부에서 기포가 생성되는 반면, 응결은 기체 표면에서 액체가 형성된다.

응결의 원리

응결은 일반적으로 기체의 온도가 낮아지거나 압력이 높아질 때 발생한다. 온도가 낮아지면 기체 분자의 운동 에너지가 감소하여 분자 간의 인력이 증가하고, 압력이 높아지면 분자 간의 거리가 가까워져 인력이 더욱 강해진다. 이러한 조건에서 기체 분자는 액체 상태로 응집하게 된다.

응결의 예시

일상생활에서 응결 현상을 쉽게 찾아볼 수 있다.

• 차가운 음료수 병 표면에 물방울이 맺히는 현상: 공기 중의 수증기가 차가운 병 표면에 닿아 온도가 낮아지면서 응결된다.
• 안개: 대기 중의 수증기가 지표면 근처에서 냉각되어 작은 물방울로 응결되어 공중에 떠다니는 현상이다.
• 이슬: 밤 동안 지표면의 온도가 낮아지면서 공기 중의 수증기가 풀잎이나 물체 표면에 응결되어 물방울 형태로 나타나는 현상이다.
• 구름: 상승하는 공기가 냉각되어 수증기가 응결되면서 형성된다.

응결핵

순수한 기체 상태의 물질은 응결이 잘 일어나지 않는다. 응결이 일어나기 위해서는 응결핵이라는 작은 입자가 필요하다. 응결핵은 공기 중의 먼지, 소금 입자, 연기 입자 등이 될 수 있다. 수증기는 이러한 응결핵 표면에 달라붙어 응결을 시작하게 된다.

산업적 응용

응결은 냉각, 증류, 제습 등 다양한 산업 분야에서 활용된다. 냉장고, 에어컨 등의 냉각 시스템은 냉매의 증발과 응결을 반복하여 열을 이동시키는 원리로 작동한다. 증류는 끓는점 차이를 이용하여 액체 혼합물을 분리하는 방법이며, 응결은 증류 과정에서 분리된 기체를 액체 상태로 회수하는 데 사용된다. 제습기는 공기 중의 수증기를 냉각시켜 응결시켜 제거하는 장치이다.