산에서는 물이 100°C보다 낮은 온도에서 끓는 이유는 무엇일까?

끓음은 물의 증기압과 바깥 압력이 만날 때 시작됩니다

냄비 바닥에서 생긴 수증기 방울이 물속에서 유지되려면 방울 안의 증기압이 주변 압력을 이겨야 합니다. 해수면 부근에서는 대기압이 약 101.3킬로파스칼이고, 순수한 물은 약 100°C에서 그 압력에 해당하는 증기압에 도달합니다.

산 위에서는 위에 쌓인 공기 기둥이 짧고 공기 밀도도 달라져 대기압이 낮습니다. 바깥 압력이 낮으면 물의 증기압이 더 낮은 온도에서 그 값에 도달하므로, 100°C가 되기 전에 물 전체에서 기포가 자라기 시작합니다.

참고 · 미국 국립표준기술연구소 NIST — 물의 증기압과 온도 ↗

고도 2천 미터에서는 약 93°C에서 끓습니다

활동의 표준대기 근사에서 해발 2천 미터의 기압은 약 79.5킬로파스칼입니다. NIST가 공개한 물의 앙투안 식으로 이 압력에 해당하는 온도를 역산하면 끓는점은 약 93°C입니다. 해발 4천 미터에서는 약 86.7°C까지 내려갑니다.

슬라이더를 움직여 고도·기압·끓는점 세 값이 함께 변하는지 보세요. 고도가 원인이라는 말은 모든 산에서 같은 숫자가 나온다는 뜻이 아닙니다. 실제 기압은 그날의 날씨에도 달라집니다.

거세게 끓는다고 더 뜨거워지는 것은 아닙니다

열을 더 세게 가하면 같은 압력에서 기포와 증발 속도는 늘 수 있지만, 액체 물의 온도는 끓는점 근처에 머뭅니다. 추가 에너지의 많은 부분이 액체를 수증기로 바꾸는 데 쓰이기 때문입니다. 따라서 산에서 음식이 익는 데 더 오래 걸릴 수 있습니다.

압력솥은 반대로 내부 압력을 높여 끓는점을 올립니다. 이 글의 열린 냄비 모형을 밀폐된 압력솥에 그대로 적용하면 안 됩니다. 또한 소금이나 설탕이 녹은 물은 순수한 물과 끓는점이 다릅니다.