온도·압력·비체적

Thermodynamic State Properties

상태량은 온도·압력·비체적으로 계의 지금을 찍는 좌표예요. 게이지압과 절대압, ℃와 K를 헷갈리면 이후 계산이 전부 흔들려요. 열역학 기초의 첫 층이라 단위 약속을 단단히 두어요. 게이지압·온도 슬라이더로 세 상태량이 어떻게 이어지는지 봐요.

계의 상태를 말해주는 세 숫자

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

👀 상태량은 경로와 무관

①상태량(온도·압력·비체적)은 지금 상태만으로 정해진다

②어떤 과정을 거쳐 왔는지는 상관없다 (경로 무관)

③일과 열은 반대로 경로에 의존한다 (다음 단원에서)

게이지압 vs 절대압

게이지압200 kPa

⚡ 압력계가 0을 가리켜도 진공이 아니다

①압력계(게이지)는 대기압을 기준(0)으로 읽는다

②절대압 = 게이지압 + 대기압(101.325 kPa)

③게이지압이 음수면 대기압보다 낮은 진공(부압)

④열역학 상태방정식에는 반드시 절대압을 대입한다

온도 3중 눈금

온도100 °C

💡 열역학은 절대온도(K)로

①K = °C + 273.15 (절대온도)

②°F = °C × 9/5 + 32 (화씨)

③상태방정식·효율 계산은 절대온도 K를 쓴다

④온도차(ΔT)는 °C와 K가 같은 크기

비체적·밀도·비중량

밀도1.2 kg/m³

비체적 v

v = 0.8333 m³/kg

밀도의 역수

비중량 γ

γ ≈ 11.8 N/m³

ρg (g=9.8)

📏 셋은 한 몸

①밀도 ρ = 질량 ÷ 부피 [kg/m³]

②비체적 v = 1/ρ = 부피 ÷ 질량 [m³/kg]

③비중량 γ = ρg = 단위 부피당 무게 [N/m³]

④증기표는 비체적 v로 상태를 표시한다

핵심 공식

절대압

P_abs = P_gauge + P_atm

대기압 101.325 kPa = 1.033 kgf/cm² = 760 mmHg

절대온도

T[K] = t[°C] + 273.15

열역학 계산은 항상 K

비체적

v = 1ρ = Vm

밀도의 역수, 단위질량당 부피

핵심 정리와 시험 포인트

🎯 시험 포인트

①절대압 = 게이지압 + 대기압, 진공압은 대기압에서 뺀 값

②1 atm = 101.325 kPa = 1.0332 kgf/cm² = 760 mmHg = 10.33 mAq

③T[K] = t[°C] + 273.15, 온도차는 K와 °C가 동일

④비체적 v = 1/ρ, 증기표의 기본 상태량

⑤상태량은 경로 무관(점함수), 일·열은 경로 의존(도정함수)

📝 대표 기출문제

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/m³ 기름의 비체적은? (답: 1/800 = 0.00125 m³/kg)