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온도
온도는 냉열 정도를 나타내기 위한 것으로 온도계로 측정된다.
한국에서 이용되는 온도눈금은 표준대기압의 것으로 순수가 결빙할 때의 온도
(빙점이라 한다)를 0도로 하고, 비등할 때의 온도(비점이라 한다)를 100도로 하여,
그 사이를 100등분한 것을 1도로 정하고 있다.
이것을 섭씨온도 눈금이라고 하며 온도 t도일 때 t℃로 쓴다.
미국, 영국 등에서의 단위는 화씨온도(℉)가 이용되고 있다. 이것은 빙점을 32도,
비점을 212도로 하여 이 사이를 180등분한 것을 1도로 하고 있다.
섭씨온도(tc)와 화씨온도(tF)와는 다음 식으로 서로 환산할 수 있다.
tF = tc × 1.8 + 32
tc = (tF - 32) ÷ 1.8
학문적으로 생각할 수 있는 최저온도는 약 -273℃이다. 이 최저온도를 0도로 하고 섭씨 눈금과 같은 비율로 나타낸 온도를 절대온도(°K) 라 한다. 섭씨온도 tc°와
절대온도 °K와의 관계식은 °K = tc + 273 이 된다.
압력
어떤 면에 동일한 힘이 작용되고 있을 때, 면 전체에 작용되는 힘을 전압력이라 하고,
단위 면적당 작용하는 힘을 압력이라 한다.
압력의 단위는 일반적으로 면적 1㎠에 작용하는 힘을 ㎏으로 나타내며, ㎏/㎠로 표기한다.
대기가 지표면에 미치는 압력(대기압)은 거의 1㎏/㎠에 상당하기 때문에 1at로 표기하는
경우도 있다. 압력계로 표시되는 압력에는 대기압과의 차가 나타난다.
이 압력계로 측정한 압력을 게이지압력(㎏/㎠․g 또는 atg)라고 하며, 게이지압력에 대기압을 더하면 절대압력(㎏/㎠․abs 또는 ata)이 된다. 증기표에 이용되고 있는 압력은 절대압력이다.
용기 안이 물로 가득차 있는 경우의 압력 표시에는 어떤 높이에 있는 정수(靜水)가 저면에 미치는 압력을 나타내는 경우가 있는데 이것을 수두압이라 한다.
수두압은 수주의 높이 m로 표시한다. 수두압 10m는 거의 1㎏/㎠에 상당한다.
열량
물체에 열을 가하면 일반적으로 온도가 올라가고, 열을 뺏으면 온도는 내려간다.
즉 물체의 온도는 보유하고 있는 열량의 다소를 표시하는 것이다.
열량 단위는 보통 ㎉가 이용된다. 1㎏/㎠는 1㎏ 중량의 순수 온도를 1℃만 높이는데 필요한 열량을 말한다. 1㎉의 1/1,000을 ㎈라 한다.
미국, 영국 등에서의 단위는 Btu가 이용되고 있다. 이것은 물 1파운드(1b)의 온도를 1℉만 높이는 열량을 말한다. ㎉와 Btu는 다음 식으로 서로 환산할 수 있다.
1㎉ = 3.97Btu
1Btu = 0.252㎉
비열
같은 양의 열을 가하여도 물체에 따라 온도가 상승하는 것이 다르다.
중량 1㎏ 물체의 온도를 1℃만 높이는데 필요한 열량이 c㎉일 때 c를 그 물질의 비열이라고 한다. 보통 물 1㎏의 온도를 1℃ 높이는데 필요한 열량이 1㎉이기 때문에 물의 비열은 1이다.
같은 열량을 가하였을 때 비열이 작은 물질은 비열이 큰 물질보다 온도가 빠르게 올라간다.
물의 성질
순수한 물은 상온에서 무색, 무미, 무취의 액체로, 수소 1과 산소 8의 중량비, 또는 수소 2와 산소 1의 용적비로 구성된 중성화합물이다.
표준대기압 하에서는 0℃에서 결빙되어 고체로 되며, 100℃에서 비등하여 증기가 된다.
비점은 압력에 따라 변화되어 압력이 높아지면 비점도 높아진다.
물은 여러 물질을 녹이는 용해력이 커서 기체, 액체, 고체 범위에 미친다.
또한 보통의 물은 그 일부가 플러스전기를 띤 수소이온과 마이너스전기를 띤 수산이온으로 전리되어 있다. 이들의 성질상 물은 철을 부식시키거나 용해불순물에 의한 생성물(스케일),
침전물(슬럿지)을 생성시킨다.
증기의 성질
물을 용기에 넣고 일정압력 하에서 가열하면 물의 온도가 점차 올라가 이윽고 온도 상승이 멈추어 증발하기 시작한다. 이 때의 온도를 그 압력에 대응하는 포화온도라고 하며, 이 상태에 달한 물을 포화수, 발생하는 증기를 포화증기라고 부른다.
포화증기를 더욱 가열하면 증기온도는 상승한다.
이처럼 압력에 상당하는 포화온도보다 온도가 높게 된 증기를 과열증기라고 한다.
전열
열은 온도가 높은 부분에서 낮은 부분으로 이동하여 온도가 같아지게 된다.
이러한 열 이동 현상을 전열이라 한다. 전열은 전도, 대류, 방사의 3종류로 구분된다.
전도
가늘고 긴 금속봉의 한쪽 끝에 열을 가하여 가면 가열되지 않는 쪽 봉의 한쪽 끝도 뜨거워진다. 이것은 물체 내에서 열이 고온 분자로부터 그 주변의 저온 분자로 순차적으로 전달되기 때문이다.
이처럼 물체를 구성하고 있는 각 분자가 서로 움직이는 일 없이, 열이 온도차에 의해 물체 내를 이동하여 가는 과정을 열전도라고 한다.
고체의 내부에서는 순수한 열전도가 일어나지만, 액체와 기체에서는 열전도와 동시에 대류, 방사가 일어나는 경우가 많다.
대류
용기에 들어있는 물을 아래쪽에서 가열하면 온도가 높아진 물이 위쪽으로 움직이고 온도가 낮은 물이 아래쪽으로 움직이는 현상이 나타난다.
이처럼 온도차에 의해 액체와 기체에 생기는 운동을 자연대류 또는 자유대류라고 한다.
이와 같은 운동을 외력에 의해 줄 때는 강제대류라 한다.
액체나 기체가 고체와 접촉하여 고체 표면과의 사이에 열 이동이 일어나는 것을 열전달 또는 표면전열이라고 한다.
열교환기와 같이 고체벽을 매개로 양측에 온도가 다른 액체 또는 기체가 있어 이들 유체간에 열 이동이 일어날 때 이것을 열관류 또는 열통과라고 한다.
보통 열전달 또는 열관류에는 유체의 대류가 수반되며 대류의 속도, 기타 상태가 열전달율 또는 열관류율에 큰 영향을 준다.
열방사
태양 직사광선을 받거나 또는 화점(火點)에 직면하면 주위온도 이상으로 뜨겁게 된다.
이 현상은 열전도와 열전달과는 별도의 방법에 의한 열 이동이 일어나고 있음을 보여주는 것이다. 이처럼 매개체 없이 공간을 두고 상대하고 있는 물체간에 이루어지는 열 이동을 열방사 또는 방사에 의한 전열이라고 한다.
온도는 냉열 정도를 나타내기 위한 것으로 온도계로 측정된다.
한국에서 이용되는 온도눈금은 표준대기압의 것으로 순수가 결빙할 때의 온도
(빙점이라 한다)를 0도로 하고, 비등할 때의 온도(비점이라 한다)를 100도로 하여,
그 사이를 100등분한 것을 1도로 정하고 있다.
이것을 섭씨온도 눈금이라고 하며 온도 t도일 때 t℃로 쓴다.
미국, 영국 등에서의 단위는 화씨온도(℉)가 이용되고 있다. 이것은 빙점을 32도,
비점을 212도로 하여 이 사이를 180등분한 것을 1도로 하고 있다.
섭씨온도(tc)와 화씨온도(tF)와는 다음 식으로 서로 환산할 수 있다.
tF = tc × 1.8 + 32
tc = (tF - 32) ÷ 1.8
학문적으로 생각할 수 있는 최저온도는 약 -273℃이다. 이 최저온도를 0도로 하고 섭씨 눈금과 같은 비율로 나타낸 온도를 절대온도(°K) 라 한다. 섭씨온도 tc°와
절대온도 °K와의 관계식은 °K = tc + 273 이 된다.
압력
어떤 면에 동일한 힘이 작용되고 있을 때, 면 전체에 작용되는 힘을 전압력이라 하고,
단위 면적당 작용하는 힘을 압력이라 한다.
압력의 단위는 일반적으로 면적 1㎠에 작용하는 힘을 ㎏으로 나타내며, ㎏/㎠로 표기한다.
대기가 지표면에 미치는 압력(대기압)은 거의 1㎏/㎠에 상당하기 때문에 1at로 표기하는
경우도 있다. 압력계로 표시되는 압력에는 대기압과의 차가 나타난다.
이 압력계로 측정한 압력을 게이지압력(㎏/㎠․g 또는 atg)라고 하며, 게이지압력에 대기압을 더하면 절대압력(㎏/㎠․abs 또는 ata)이 된다. 증기표에 이용되고 있는 압력은 절대압력이다.
용기 안이 물로 가득차 있는 경우의 압력 표시에는 어떤 높이에 있는 정수(靜水)가 저면에 미치는 압력을 나타내는 경우가 있는데 이것을 수두압이라 한다.
수두압은 수주의 높이 m로 표시한다. 수두압 10m는 거의 1㎏/㎠에 상당한다.
열량
물체에 열을 가하면 일반적으로 온도가 올라가고, 열을 뺏으면 온도는 내려간다.
즉 물체의 온도는 보유하고 있는 열량의 다소를 표시하는 것이다.
열량 단위는 보통 ㎉가 이용된다. 1㎏/㎠는 1㎏ 중량의 순수 온도를 1℃만 높이는데 필요한 열량을 말한다. 1㎉의 1/1,000을 ㎈라 한다.
미국, 영국 등에서의 단위는 Btu가 이용되고 있다. 이것은 물 1파운드(1b)의 온도를 1℉만 높이는 열량을 말한다. ㎉와 Btu는 다음 식으로 서로 환산할 수 있다.
1㎉ = 3.97Btu
1Btu = 0.252㎉
비열
같은 양의 열을 가하여도 물체에 따라 온도가 상승하는 것이 다르다.
중량 1㎏ 물체의 온도를 1℃만 높이는데 필요한 열량이 c㎉일 때 c를 그 물질의 비열이라고 한다. 보통 물 1㎏의 온도를 1℃ 높이는데 필요한 열량이 1㎉이기 때문에 물의 비열은 1이다.
같은 열량을 가하였을 때 비열이 작은 물질은 비열이 큰 물질보다 온도가 빠르게 올라간다.
물의 성질
순수한 물은 상온에서 무색, 무미, 무취의 액체로, 수소 1과 산소 8의 중량비, 또는 수소 2와 산소 1의 용적비로 구성된 중성화합물이다.
표준대기압 하에서는 0℃에서 결빙되어 고체로 되며, 100℃에서 비등하여 증기가 된다.
비점은 압력에 따라 변화되어 압력이 높아지면 비점도 높아진다.
물은 여러 물질을 녹이는 용해력이 커서 기체, 액체, 고체 범위에 미친다.
또한 보통의 물은 그 일부가 플러스전기를 띤 수소이온과 마이너스전기를 띤 수산이온으로 전리되어 있다. 이들의 성질상 물은 철을 부식시키거나 용해불순물에 의한 생성물(스케일),
침전물(슬럿지)을 생성시킨다.
증기의 성질
물을 용기에 넣고 일정압력 하에서 가열하면 물의 온도가 점차 올라가 이윽고 온도 상승이 멈추어 증발하기 시작한다. 이 때의 온도를 그 압력에 대응하는 포화온도라고 하며, 이 상태에 달한 물을 포화수, 발생하는 증기를 포화증기라고 부른다.
포화증기를 더욱 가열하면 증기온도는 상승한다.
이처럼 압력에 상당하는 포화온도보다 온도가 높게 된 증기를 과열증기라고 한다.
전열
열은 온도가 높은 부분에서 낮은 부분으로 이동하여 온도가 같아지게 된다.
이러한 열 이동 현상을 전열이라 한다. 전열은 전도, 대류, 방사의 3종류로 구분된다.
전도
가늘고 긴 금속봉의 한쪽 끝에 열을 가하여 가면 가열되지 않는 쪽 봉의 한쪽 끝도 뜨거워진다. 이것은 물체 내에서 열이 고온 분자로부터 그 주변의 저온 분자로 순차적으로 전달되기 때문이다.
이처럼 물체를 구성하고 있는 각 분자가 서로 움직이는 일 없이, 열이 온도차에 의해 물체 내를 이동하여 가는 과정을 열전도라고 한다.
고체의 내부에서는 순수한 열전도가 일어나지만, 액체와 기체에서는 열전도와 동시에 대류, 방사가 일어나는 경우가 많다.
대류
용기에 들어있는 물을 아래쪽에서 가열하면 온도가 높아진 물이 위쪽으로 움직이고 온도가 낮은 물이 아래쪽으로 움직이는 현상이 나타난다.
이처럼 온도차에 의해 액체와 기체에 생기는 운동을 자연대류 또는 자유대류라고 한다.
이와 같은 운동을 외력에 의해 줄 때는 강제대류라 한다.
액체나 기체가 고체와 접촉하여 고체 표면과의 사이에 열 이동이 일어나는 것을 열전달 또는 표면전열이라고 한다.
열교환기와 같이 고체벽을 매개로 양측에 온도가 다른 액체 또는 기체가 있어 이들 유체간에 열 이동이 일어날 때 이것을 열관류 또는 열통과라고 한다.
보통 열전달 또는 열관류에는 유체의 대류가 수반되며 대류의 속도, 기타 상태가 열전달율 또는 열관류율에 큰 영향을 준다.
열방사
태양 직사광선을 받거나 또는 화점(火點)에 직면하면 주위온도 이상으로 뜨겁게 된다.
이 현상은 열전도와 열전달과는 별도의 방법에 의한 열 이동이 일어나고 있음을 보여주는 것이다. 이처럼 매개체 없이 공간을 두고 상대하고 있는 물체간에 이루어지는 열 이동을 열방사 또는 방사에 의한 전열이라고 한다.
