seegongsik

에너지관리기사 열관리 · 온도·압력·비체적

Thermodynamic State Properties

보일러 안 증기가 지금 어떤 상태인지는 온도 · 압력 · 비체적 세 상태량으로 말하며, 이 값들은 어떤 과정을 거쳐 왔는지와 상관없이 지금 상태만으로 정해진다. 압력계는 대기압을 0으로 읽으므로 계산에는 대기압을 더한 절대압을, 온도는 273.15를 더한 절대온도 K를 넣어야 이후 계산이 맞는다. 첫 그림은 절대영압부터 대기압까지 압력 기준선 위에 게이지압과 절대압을 함께 표시하고, 둘째 그림은 같은 온도를 섭씨 · 절대 · 화씨 세 눈금에 나란히 찍는다. 게이지압 · 온도 · 밀도 슬라이더를 옮기면 절대압, 세 온도 눈금, 비체적과 비중량이 함께 바뀐다.

계의 상태를 말하는 세 숫자

보일러 안 증기가 지금 어떤 상태인지 알려면 세 가지를 본다. 얼마나 뜨거운지(온도), 얼마나 눌리는지(압력), 단위 질량이 얼마나 부피를 차지하는지(비체적). 이 상태량들이 열역학 계산의 좌표가 된다.

👀 상태량은 경로와 무관하다
①상태량(온도 · 압력 · 비체적)은 지금 상태만으로 정해진다
②어떤 과정을 거쳐 왔는지는 상관없다 (경로 무관)
③일과 열은 거꾸로 경로에 따라 달라진다 (다음 단원)

게이지압과 절대압

200 kPa
⚡ 압력계가 0을 가리켜도 진공이 아니다
①압력계(게이지)는 대기압을 0으로 놓고 읽는다
②절대압 = 게이지압 + 대기압(101.325 kPa)
③게이지압이 음수면 대기압보다 낮은 진공(부압)이다
④열역학 상태방정식에는 절대압을 넣는다

온도의 세 눈금

100 °C
💡 열역학은 절대온도(K)로 계산한다
①K = °C + 273.15 (절대온도)
②°F = °C × 9/5 + 32 (화씨)
③상태방정식과 효율 계산에는 절대온도 K를 쓴다
④온도차(ΔT)는 °C와 K에서 크기가 같다

비체적 · 밀도 · 비중량

1.2 kg/m³
비체적 v
v = 0.8333 m3/kg
밀도의 역수
비중량 γ
γ ≈ 11.8 N/m3
ρg (g=9.8)
📏 셋은 서로 이어진 값
①밀도 ρ = 질량 ÷ 부피 [kg/m³]
②비체적 v = 1/ρ = 부피 ÷ 질량 [m³/kg]
③비중량 γ = ρg로, 단위 부피당 무게 [N/m³]다
④증기표는 비체적 v로 상태를 나타낸다

핵심 공식

절대압
Pabs = Pgauge + Patm
대기압 101.325 kPa = 1.033 kgf/cm² = 760 mmHg
절대온도
T[K] = t[°C] + 273.15
열역학 계산은 늘 K로 한다
비체적
v = 1ρ = Vm
밀도의 역수이며, 단위 질량당 부피

정리와 시험에서 묻는 것

🎯 시험에서 묻는 것
①절대압 = 게이지압 + 대기압이고, 진공압은 대기압에서 뺀 값이다
②1 atm = 101.325 kPa = 1.033 kgf/cm² = 760 mmHg = 10.33 mAq
③T[K] = t[°C] + 273.15이고, 온도차는 K와 °C가 같다
④비체적 v = 1/ρ는 증기표의 기본 상태량이다
⑤상태량은 경로와 무관한 점함수이고, 일 · 열은 경로에 따라 달라지는 도정함수다
📝 대표 기출 유형
①[기출유형] 게이지압 500 kPa일 때 절대압은? (답: 500 + 101.325 = 601.325 kPa)
②[기출유형] 80℃는 절대온도로 몇 K인가? (답: 80 + 273.15 = 353.15 K)
③[기출유형] 밀도 800 kg/m³인 기름의 비체적은? (답: 1/800 = 0.00125 m³/kg)
← 이전
SI 단위계와 차원식
다음 →
일·열에너지·동력

마지막 수정