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건축설비기사 건축설비계획 · 열역학 기초사항 (열량·비열·엔탈피)

Heat, Specific Heat & Enthalpy

공조와 급탕 부하는 열량 · 비열 · 엔탈피로 세며, 물에 열을 더하면 현열 구간에서는 온도가 오르고 얼음이 녹거나 물이 끓는 잠열 구간에서는 온도가 멈춘다. 0℃ 얼음 1 kg을 100℃ 증기로 만들려면 융해잠열 334 kJ, 0 → 100℃ 현열 약 419 kJ, 기화잠열 2,257 kJ이 차례로 들어가고, 엔탈피 h는 내부에너지에 유동일을 더한 상태량이다. 그림은 0℃ 얼음 1 kg에 더한 열량에 따라 온도가 어떻게 바뀌는지 그린 T-h 곡선이다. 가한 열량 슬라이더를 옮기면 점이 곡선을 따라 움직이며 지금 상태와 온도, 엔탈피가 표시된다.

현열과 잠열

🌡️ 열량의 두 가지 얼굴
①현열은 온도를 바꾸는 열이다 → Q = m c ΔT
②잠열은 상변화를 일으키는 열이다 → Q = m L (융해 · 기화)
③물 1 kg: 융해잠열 334 kJ + 0 → 100℃ 현열 약 419 kJ + 기화잠열 2,257 kJ
④설비 부하는 현열과 잠열을 나눠 셈한다

0℃ 얼음 1 kg에 열 더하기

500 kJ
💡 관찰
①지금 상: 액상 현열, T ≈ 39.7℃, h ≈ 500 kJ/kg
②수평 구간은 잠열(온도 일정)이고, 융해 334 kJ이 다 들어간 뒤에야 액상 현열이 시작된다
③기울어진 구간은 현열이라 비열 4.186 kJ/kg · K로 온도가 오른다

핵심 공식

현열
Q = m c ΔT
질량 × 비열 × 온도차 [kJ]
잠열
Q = m L
질량 × 잠열 [kJ]
엔탈피
h = u + Pv
내부에너지 + 유동일 [kJ/kg]

시험 포인트

🎯 시험 포인트
①현열 Q = mcΔT와 잠열 Q = mL을 구분한다
②비열 c의 단위는 kJ/kg · K, 잠열 L의 단위는 kJ/kg이다
③h = u + Pv이고, 정상유동에서는 Δh로 계산한다
④기화잠열은 액상 현열보다 훨씬 크다
📝 대표 기출 유형
①물 1 kg을 20℃에서 80℃로 데우는 열량
②포화액을 포화증기로 만드는 데 드는 열량(잠열)
③엔탈피의 정의와 단위

마지막 수정