(1) 기체의 상태방정식과 상평형

① 이상기체와 실제기체

이상기체 상태방정식 PV=nRT는 분자 부피와 분자간 인력을 무시한 모형이다.

van der Waals 식의 a는 분자간 인력, b는 분자 고유 부피를 뜻하며 저온 고압일수록 편차가 증가한다.

임계온도/임계압력을 넘으면 압축해도 액화되지 않고 초임계유체가 되어 초임계추출에 이용된다.

② 상평형그림과 상률

Clausius-Clapeyron 식은 증기압의 자연로그가 절대온도의 역수에 대해 직선적으로 감소함을 나타내며, 기울기 -ΔHv/R이므로 기화열이 클수록 증기압 상승이 급격하다.

상평형그림과 상률(F=C-P+2)로 자유도를 계산하며 삼중점에서는 세 상이 공존해 자유도가 0이다.

삼중점 아래 압력에서는 액상 없이 승화가 일어나며 동결건조가 이를 이용한다.

③ 핵심 비교표

(2) 열역학 법칙과 자발성 판정

① 열역학 제1법칙과 제2법칙

열역학 제1법칙은 에너지 보존으로 내부에너지 변화는 흡수한 열에서 계가 한 일을 뺀 값이고, 열역학 제2법칙은 고립계의 자발적 변화에서 엔트로피가 증가한다는 방향성이다.

융해열은 고체가 액체로, 기화열은 액체가 기체로 바뀔 때 흡수하는 열량이며 같은 물질에서 기화열이 더 크다.

② Gibbs 자유에너지와 용해

Gibbs 자유에너지(ΔG=ΔH-TΔS)는 정온정압에서 자발성을 판정하며 음수면 자발적, 0이면 평형, 양수면 비자발적이고 온도가 오를수록 엔트로피 항 기여가 커진다.

용해가 흡열이어도 용질 분산의 엔트로피 증가가 크면 ΔG가 음수가 되어 용해도가 온도에 비례해 증가한다.

(3) 분말의 수분 거동과 표면 물성

① 흡습성과 임계상대습도

흡습성은 수증기를 흡수하는 성질이고, 조해성은 흡수한 수분에 스스로 녹아 액상이 되는 극단적 형태다.

임계상대습도(CRH)는 수용성 결정이 수분을 급격히 흡수하기 시작하는 상대습도로 이를 넘으면 흡습량 급증

수용성 분말을 혼합하면 임계상대습도는 각 성분 값의 곱에 가까워져 낮아지므로 조해성 원료는 방습 포장한다.

② 수분활성도와 비표면적

수분활성도 측정법(KP 제13개정 신설)은 자유수를 0에서 1로 평가하며 값이 낮을수록 미생물 증식과 화학적 분해가 감소해 안정성이 향상된다.

비표면적(BET)은 질소 흡착 등온선의 단분자층 흡착량으로 산출하며 입자가 미세할수록 커져 용해속도와 흡습속도가 증가한다.