열에너지의 출입에 의해 물질의 상태가 변화한다. 상태가 변화할 때 출입한 열에너지가 물질을 이루는 분자의 운동을 어떻게 변화시키는지 알아보자.

열에너지로 상태 변화시키기

1. 페트병의 위와 아래를 잘라 내고 아랫부분을 망으로 씌운다.
2. 페트병 안에 스타이로폼 공을 1/4 정도 채운 후에 윗부분을 다시 망으로 씌운다.
3. 헤어드라이어에서 나오는 바람의 세기를 조절하여 스타이로폼 공의 움직임을 변화시켜 보자.

① 더운 바람이 세질수록 스타이로폼 공의 움직임은 어떻게 달라지는가?

더운 바람이 세질수록 스타이로폼 공의 운동이 더욱 활발해진다.

② 스타이로폼 공의 움직임은 분자 운동을 표현하는 모형이다. 더운 바람의 세기를 세 단계로 조절했을 때 (가), (나), (다)는 각각 어떤 상태를 의미하는가?

(가) 고체, (나) 액체, (다) 기체

③ 우리 주변에 존재하는 물질의 상태를 변화시키려면 분자의 운동을 변화시켜야 한다. 분자의 운동을 변화시키려면 어떻게 해야 할까?

바람의 세기가 세질수록 스타이로폼 공의 분자 운동이 활발해진 것처럼 실제 분자의 운동을 활발하게 만들기 위해서는 분자들이 운동하기 위해 필요한 열에너지를 가해 주어야 한다.

다음 그림은 열에너지 출입에 의해서 물질의 상태가 달라질 때 분자의 운동이 어떻게 달라지는지 보여 준다.

물질에 열에너지를 가하거나 물질로부터 열에너지를 뺏으면 분자의 운동이 달라지면서 물질의 상태가 변화한다. 물질을 가열하면 온도가 올라가다가 일정하게 유지되는 구간이 나타난다. 이때 가해 준 열에너지는 물질의 온도를 높이는 데가 아니라 물질이 상태 변화하는 데 쓰이기 때문이다. 상태가 변화할 때 가해 준 열에너지는 분자 간의 인력을 이기는 데만 사용된다. 반대로 물질을 냉각하면 온도가 내려가다가 일정하게 유지되는 구간이 나타난다. 이것은 물질이 상태 변화하면서 밖으로 열에너지를 내보내기 때문이다.