Q. 드라이아이스는 이산화탄소잖아요. 이산화탄소는 액체가 아닌 기체인데 어떻게 기체를 얼리나요. 그리고 이산화탄소가 드라이아이스가 되면 왜 물이 언 얼음보다 차가운가요.

A. 어떻게 기체를 얼리냐고 물으셨는데 온도와 압력을 조절하면 언제든지 물질은 상태가 변화합니다. 그러니까 압력이 일정하다고 보면(상압하에서 우리가 살고 있으니까) 우리는 온도를 이용해 상태의 변화를 만들어내고 있는 것이지요. 온도가 낮은 곳에 가면 당연히 물질은 고체가 될 수 있습니다. 액체를 온도가 낮은 곳에 가져가면 어는 것처럼 기체도 밀폐된 곳에 담은 뒤 온도를 낮추면 액체가 될 수 있고 더 온도가 낮아지면 고체로도 변화할 수 있습니다.

이산화탄소가 드라이아이스가 되면 왜 물이 언 얼음보다 차가울까요. 물은 응고온도가 0도입니다. 즉 상압에서는 0도 이하에서 얼음으로 존재합니다. 그런데 이산화탄소의 고체 형태인 드라이아이스는 응고 온도가 영하 78도입니다. 즉 드라이아이스로 있을 때 그 온도는 영하 78도인 셈입니다. 따라서 고체 드라이아이스를 만지는 것은 매우 위험합니다. 너무 차가워서 순간적으로 손에 있는 땀이 얼어서 드라이아이스와 손이 붙거나 동상에 걸릴 수도 있습니다.

드라이아이스는 이산화탄소를 압축하여 냉각한 것으로, 대기압 하에서 탄산가스를 영하 79도로 냉각시키면 드라이아이스가 되고, 온도를 영하 78도 이상으로 높이면 탄산가스가 됩니다. 또 드라이아이스에서 하얗게 뿜어져나오는 듯한 기체는 이산화탄소가 아니고 드라이아이스가 너무 차갑기 때문에 주변 수증기가 냉각돼 그렇게 보이는 것입니다. 드라이아이스를 기화시키거나 액체 이산화탄소를 증발시키면 주위의 열을 빼앗으면서 공기 속의 습기가 작은 물방울로 얼어 안개를 만드는 것입니다.

/한국과학문화재단(www.scienceall.com)/