강도성 상태량과 종량성 상태량의 비교

 상태량은 '강도성 상태량(intensive property)'과 '종량성 상태량(extensive property)'으로 구분됩니다. 여러 상태량들을 이 두 가지로 구분 지어보면 다음과 같습니다.

∇ 강도성 상태량 : 온도, 압력, 밀도, 비체적(specific volume), 농도, 끓는점, 녹는점, 어느점, 전기저항 등

∇ 종량성 상태량 : 내부에너지, 엔탈피, 엔트로피, 길이, 체적, 질량, 열용량(heat capacity) 등

 

강도성 상태량과 종량성 상태량 알아보기

∇ 강도성 상태량은 물질의 질량과 관계없이 그 크기 값이 결정되는 상태량을 뜻합니다. 예를 들어서, 온도라는 상태량이 20℃라면, 이 물질이 1kg이든, 1,000kg이든 관계없이 모두 온도가 20℃ 일겁니다. 농도도 마찬가지입니다. 10% 농도의 소금물이 1L가 있어도 소금의 농도는 10%이고, 1,000L가 있어도 소금의 농도는 10%입니다. 즉, 물질을 소분했을 때 일정한 상태량이라면, 강도성(intensive) 상태량인 셈입니다. 쉽게 표현하면, 절반으로 딱 잘랐을 때 그 값은 변하지 않는 상태량인 것입니다.

∇ 종량성 상태량은 반대로, 물질의 질량에 따라서 그 크기 값이 결정되는 상태량입니다. 예를 들어서 100cm 물체의 절반을 딱 자른다면, 그 물체는 각각 50cm의 물체로 잘립니다. 이때 길이는 유지되지 않고, 물질의 질량에 따라 길이 값이 변화(결정)되었지요. 내부에너지도 비슷합니다. 100J의 물체를 소분한다면, 100J의 에너지도 소분됩니다. 즉, 물질을 소분했을 때 상태량이 같이 소분되어 변한다면, 종량성 상태량입니다.

 

더 알아보기

∇ Intensive Property와 Extensive Property의 차이를 더 쉽게 이해해볼까요? 질량과 관계없이 무엇인가 내적인 것(intensive), 변화하지 않는 것을 강도성 상태량(intensive property)이라고 해석해보는 것이죠. 그리고 질량과 연계되는 넓은 외적인 것(extensive)에 변화하는 것을 종량성 상태량(extensive property)라고 해석해본다면 암기에 더 수월합니다.

∇ 기체 상수(gas constant)는 상태량일까요? 기체 상수는 이상기체 상태방정식에 등장하는 비례 상수이고 R로 표기합니다. 말 그대로 상수이기 때문에 수식에서 변하지 않는 값이고, 일반적으로 8.314J/(K·mol)로 계산하지요. 등식의 부족한 부분을 메우는 상수이기 때문에 물질의 상태를 표현하는 값이 아니랍니다. 따라서 기체 상수는 상태량이 아닙니다.

∇ 열(heat)과 일(work)은 상태량일까요? 상태량으로 잠시 오해할 수 있지만, 상태량이 아닙니다. 열과 일은 에너지가 전달되는 방식입니다. "10J의 에너지가 시스템에 들어왔다, 열이라는 형태로.", "20J의 에너지를 다른 시스템에 전달했다, 일을 함으로써." 이런 식입니다. 따라서 열과 일은 어떤 물질의 현재 상태를 표현하는 양이 아닙니다. 혹시라도 "일을 하고 있는 상태니까 상태량이야." 이런 식으로 이해하는 것은 매우 곤란합니다. 물질의 상태를 숫자로 나타낼 수 있어야 상태량인 것을 잊지 않아야 합니다.

 

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