[에너지관리기능장 필기 요점정리] (3장)순수물질의상태량

Chapter 3. 순수물질의 상태량

3.1 순수물질 (Pure Substance)

한가지 이상의 상(phase)으로 존재할 수 있는데 화학적 조성이 균일하고 일정한 물질을 의미함.
예) ⅰ) 물과 수증기의 혼합물 또는 얼음과 물의 혼합물은 순수 물질.
ⅱ) 액체공기와 기체공기의 혼합물은 순수물질이 아니다.
이유는 정해진 압력에서 공기속에 있는 여러 가지 성분 들의 액화온도가 다르기 때문이다.

3.2 순수물질에서의 증기상 - 액상 - 고상의 상 평형

1. 초기압력 0.1MPa, 초기온도 20℃의 물을 시스템으로 생 각한다.
2. 초기압력을 유지한 채 물의 온도를 99.6℃까지 가열하면 99.6℃까지는 온도가 증가하면서 비체적은 조금 증가한 다. 이 온도에서 더 가열하면 액체상태에서 기체상태로 상변화가 생기면서 온도와 압력은 일정하며 비체적이 많 이 증가한다.

3. 마지막 액체가 증기로 바뀐 후에도 열을 가하면 증기의 온도와 비체적이 함께 증가한다.

4. 포화온도(saturation temperature) : 주어진 압력 하에서 증발이 일어나는 온도.

5. 포화압력(saturation pressure) : 포화온도일때의 압력.

예…(생략)

6. 포화액 (saturated liquid) : 어떤 물질이 포화온도와 포화 압력하에서 액체로 존재할 때.

7. 포화증기(saturated vapor) : 어떤 물질이 포화온도와 포 화압력 하에서 증기상태로 존재할 때.

8. 과열증기(superheated vapor) : 증기가 포화온도보다 높은 온도일 때.

9. 건조도 (건도, quality) : 총 질량에 대한 증기 질량의 비.

10. 건포화증기(dry saturated vapor) : 건도가 100%일 때.

11. 그림 3.1의 경우를 그림 3.3에서 찾아보면 압력 0.1MPa 일 때.

그림 3.1의 (a)상태는 그림 3.3의 A는 초기상태 온도 20℃

(b)의 상태는 B-C선상의 임의점이며, 포화액상태 온도 99. 6℃가된다. (c)의 상태는 과열증기 상태로 C-D선상에 표시 된다. 여기서 B-C 액체에서 증기로 상변화 일어나는 등온과 정(isothermal)이며, C-D 수증기가 과열되는 과정이다.

12. 또한 그림 3.3에서 압력이 1MPa인 경우는 F에서의 포화 온도는 179.91℃ 포화액 상태이며 G 포화증기상태이다. G-H 정압과정에서 과열되는 과정이다.

13. 압력이 10MPa인 경우 포화온도가 311.06℃이다.

14. 선 MNO는 압력이 22.09MPa일때의 과정으로 등온 증발 과정이 없다. 그 꼭지점에서 포화액체와 포화증기 상태.

15. 임계점 (Critical point) : 포화액체 상태가 곧 포화증기인 점을 임계점이라 한다. 즉 N점에서의 기울기가 0인점을 뜻한다. 이때의 온도, 압력, 비체적을 각각 임계온도, 임 계압력, 임계체적이라 한다.

16. 압력이 임계압력 보다 높은 40MPa이면 그림3.1에서 (b) 상태는 없고 항상 단일 상(phase)으로 존재함. 초임계 상