용융곡선

묻고 답하기

이 게시판은 지질과학과 관련하여 궁금한 사항을 묻고답하기 위한 곳입니다.  '판구조론에 대해 알려주세요'와 같은 너무 포괄적인 질문이나 학교숙제는 대답하지 않습니다. 게시판 목적에 맞지 않는 글은 관리자가 글쓴이의 동의없이 삭제합니다.


용융곡선

유재영 0 7,439 2007.06.06 09:52
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> 지온경사에 따른 용융곡선을 보면
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> 물을 포함한 화강암의 용융점이 현저히 낮은 점을 알 수 있는데요.
> 그 이유는 무엇이죠?
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우선 답이 늦어진 점 안타깝습니다.  암석학 전공자들께서 답을 해주시겠지 했는데 말이죠...

일단, 잘 모르기는 하지만 제가 아는 범위 내에서 (상식적 수준에서) 정성적으로 설명해보죠.

이런 현상은 미시적으로 원자 수준에서 어떤 일이 발생하는지 살피기보다는 전체 시스템 수준에서 어떤 원리로 작동하는 가를 살피는 것이 편합니다 (더 정확하다, 과학적이다 그런 뜻이 아니고 말 그대로 편하다 입니다)

에너지를 살펴보죠. 소금과 물을 섞으면 소금물이 됩니다. 이는 소금과 물로 따로 존재하기 보다는 소금물(용액)을 만드는 것이 전체 시스템의 에너지 측면에 서 이득이기 때문입니다.  소금+물에 비해 소금물일 때 생기는 에너지 이득을 열역학에서는 혼합에너지(Gibbs free energy of mixing)이라고 합니다.  자연계의 진화 방향은 다 이와 같이 시스템 전체의 (자유)에너지가 제일 이득인 방향 (가장 음의 값을 갖는 방향)으로 진행되기 마련입니다.

하나의 예를 더 들어보겠습니다. 그냥 물을 끓일 때보다, 소금물을 끓일 때 더 높은 에너지(온도)가 필요합니다. 왜 그렇겠습니까? 당연히 물--> 수증기에 필요한 에너지보다 소금물 --> 수증기 + 소금 이 더 많은 에너지가 필요하기 때문입니다. 위 첫번째 예와 잘 비교하면서 이 것이 무슨 뜻인지 곰곰히 새겨보기 바랍니다.

이제 암석의 용융에 대해 생각해 보지요. 암석은 여러개의 광물들이 모여 있으니, 아래 처럼 반응식을 간단히 표현할 수도 있겠지요:

A+B+C+D.... = 용융물(하나의 균질한 상).

만일 물이 있다면

A+B+C+D....+물=또 다른 용융물(하나의 균질한 상).

위 반응에서 (녹을 경우) 후자가 전자에 비해 에너지 이득량(반응의 자유에너지 변화량)이 더큽니다. 녹기 위해서는 위 반응의 에너지 이득량이 최소 0과 같거나 적어야 합니다. 온도가 낮을 때는 전자에 비해 후자가 좀 더 적은 양의 값을 갖습니다. 온도가 점점 상승하면 후자가 먼저 0에 도달하고 그리고 음의 값을 갖게 됩니다.  녹는 것이지요. 그 이유는? 물이라는 추가 성분이 용융물에 첨가되면서 용융물이 용융되면서 얻는 에너지 량이 더욱 많아졌기 (더욱 음의 값이 되었기 때문)이지요.

잘 이해가 되었는지 모르겠군요....

다른 분들이 대답 안하면 나머지 두 질문도 천천히 대답해 보기로 하지요.

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