순수물질은 물이나 냉매처럼 어느 상에서든 화학 조성이 같은 물질이다. 일정한 압력에서 액체를 데우면 온도가 오르다가 포화온도에 이르면 멈추고, 그동안 들어간 열은 액체를 증기로 바꾸는 잠열로 쓰인다. 그 구간에서 증기 질량이 차지하는 비율이 건도 x 다. 그림은 대기압 물의 T-v 선도로, 점선이 등압 가열 경로이고 가열 진행 슬라이더를 밀면 점이 압축액 → 습증기(100 ℃ 수평) → 과열증기로 옮겨 간다.
상평형에서는 온도와 압력이 한 쌍
포화 상태에서는 압력을 정하면 온도가 정해져 둘이 따로 움직이지 않으므로, 습증기의 상태는 온도(또는 압력)와 건도 두 값으로 정한다. 그림과 식의 값은 대기압(101.3 kPa) 물의 증기표 값으로, 포화수 엔탈피 hf = 419, 증발잠열 hfg = 2,257, 건포화증기 hg = 2,676 kJ/kg 이다.
👀 세 구역
①압축액: 포화 전, 온도가 오른다
②습증기: 온도는 일정하고 건도 x 가 오른다
③과열증기: 건포화 이후, 온도가 다시 오른다
④돔 안이 습증기, 왼쪽은 액체, 오른쪽은 증기
가열을 밀어 상 따라가기
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포화수선 x = 0 (hf = 419). 건포화증기선 x = 1 (hg = 2,676). h = hf + x·hfg.
대기압 물의 T-v 선도. 점선 등압 경로를 따라 압축액 · 습증기 · 과열증기를 지난다
💡 지금 상태
①구역: 습증기
②습증기 구간 건도 x = 0.40
③h = 419 + x×2257 = 1322 kJ/kg (습증기 식)
④건도는 습증기에서만 뜻이 있어, 압축액 쪽은 0 · 과열 쪽은 1 로 묶어 두었다
건도로 적는 습증기
건도
x = mvmv + ml
증기 질량 / 습증기 전체 질량
습증기 엔탈피
h = hf + x hfg
대기압 물: hf = 419, hfg = 2,257 kJ/kg
시험 포인트와 기출 유형
🎯 시험 포인트
①순수물질 · 상평형 · 독립상태량
②x = mv / (mv + ml), 0 은 포화수, 1 은 건포화증기
③h = hf + x·hfg
④포화 구간은 온도가 멈추고 열이 잠열로 들어간다
📝 대표 기출유형
①[기출유형] hf=419, hfg=2257 kJ/kg 일 때 건도 0.9 습증기 엔탈피는? (답: 419+0.9×2257=2450.3 kJ/kg)