● 물의 잠열
① 얼음의 융해잠열 : 80cal/g
② 물의 증발잠열 : 539cal/g
③ 0℃ 물 1g → 100℃ 수증기로 되는데 열량 : 639cal
④ 0℃ 얼음 1g → 100℃ 수증기로 되는데 열량 : 719cal
● 현열, 잠열, 비열[온혈/상장(잠)]
① 현열 : 물질의 상태변화 없이 온도변화에만 필요한 열량
② 잠열 : 물질의 온도변화 없이 상태변화에만 필요한 열량
③ 비열 : 1kg의 물체를 1℃만큼 상승시키는데 필요한 열량[kcal(cal)/kg(g)ㆍ℃]
● 열전달 방법과 연소확대 원인
① 열전달 방법 : 전도, 대류, 복사
② 연소확대 원인 : 비화, 접염, 복사
● 열전달 법칙
① 전도 : 푸리에(Fourier) 법칙
② 대류 : 뉴튼(Newton) 법칙
③ 복사 : 스테판-볼츠만의 법칙
복사열은 절대온도 차의 4제곱에 비례하고, 열전달면적에 비례한다.
● 온도단위 환산
| 온도 | 단위 환산 |
| 화씨 | [°F] = [°C] × 9/⁄5 + 32 |
| 섭씨 | [°C] = ([°F] − 32) × 5⁄/9 |
| 켈빈 | [K] = [°C] + 273.15 , [K] = [°R] × 5⁄/9 |
| 란씨 | [°R] = [°F] + 460 |
● 액화석유가스(LPG)의 성상
① 주성분은 프로판(C3H8)과 부탄(C4H10)이다.
② 무색, 무취, 무미로 독성이 없다.
③ 기화 시 공기보다 무겁고 액화 시 물보다 가볍다.
④ 연소하한이 낮아 누출되면 화재, 폭발의 위험이 있다.
⑤ 액체 상태의 LPG가 기화되면 체적이 증가한다.
⑥ 휘발유 등 유기용매에 잘 녹는다.
● 액화석유가스(LPG), 액화천연가스(LNG) 비교
| LPG(Lequefied Petroleum Gas)는 액화석유가스의 약자로 원유 정제 과정에서 부산물로 생성 LPG의 주성분은 프로판( C3H8), 부탄( C4H10)이고, 소량의 프로필렌( C3H6 ), 부틸렌(C4H8) 등이 포함 LPG는 발열량이 24,000Kcal/h로 다른 연료에 비해 비교적 열량이 높다. |
| LNG(Lequefied Natural Gas)는 액화천연가스의 약자로 액 상태로 매장된 가스를 추출하여 정제한 가스 메탄(CH4)이 주성분 |
● 유해가스 위험 특성
| 일산화탄소(CO) |
마취, 독성가스로 화재중독사의 가장 주된 유해가스 헤모글로빈(Hb)과 결합하여 혈중산도농도 저하 질식 물질의 불완전 연소 시 많이 발생 |
| 이산화탄소(CO2) | 가장 많은 양, CO₂ 자체는 유독성 가스가 아님 호흡률을 증가시켜 공존하는 독성가스의 흡입증대 2% - 호흡속도 ․심도 50%, 3% - 100% 증가 |
| 이산화황, 아황산가스(SO2) |
고무, 이황화탄소 등 유황함유물의 완전 연소 시 발생 자극성 가스로 눈, 호흡기 등의 점막을 자극 0.05% 농도에서 단시간 노출 시 위험. |
| 암모니아 (NH3) |
질소함유물, 나무 등이 탈 때 발생, 냉동시설 냉매사용 강자극성 가스로 눈, 코, 목, 폐에 자극 0.25~0.65% 농도에서 30분 이상 노출 시 사망 |
| 황화수소(H2S) | 고무, 동물의 털 등 유황함유물의 불완전 연소 시 발생 달걀 썩은 냄새가 남, 0.02% 이상농도 후각 마비 0.04%농도 30분 이상 호흡 시 위험, 0.08%농도 치명상 |
| 시안화수소(HCN) | 질소함유물의 불완전 연소 시 발생, 기체는 청산가스 강자극성 가스로 호흡 곤란, 0.3[%]이상 농도에서 즉사 |
| 이산화질소(NO2) | 플라스틱 등 질소함유물의 고온 연소 시 발생 흡입량이 많을 경우 5~10시간 후 폐수종 초래 |
| 염화수소(HCl) | PVC, 건축물내의 전선 등 염소함유물이 탈 때 발생 호흡기 장애로 폐혈관계 손상 |
| 포스겐 (COCl2) |
염소함유물 고온연소 시, 사염화탄소(CCl4) 사용 시 발생 인명살상용 독가스-유태인의 대량학살용도로 사용 |
| 아크롤레인 (CH2CHCHO) |
석유제품, 유지류(기름성분) 등이 탈 때 발생 자극성이 크고 맹독성 |
● 증기의 비중
① 증기의 비중 = 증기의 분자량/공기의 분자량 ≒ 증기의 분자량/29
증기-공기 밀도 > 1 : 밑으로 가라앉는다.
증기-공기 밀도 ≒ 1 : 대류에 의한 확산, 혼합으로 희석
② 기체의 밀도 = 분자량/22.4[g/L] (단, 0℃, 1기압)
● 기체의 법칙(Gas Laws)
기체 법칙은 기체의 열역학적 온도(T)·압력(P)·부피(V) 사이의 관계를 설명하기 위한 법칙. 이 셋 사이의 관계를 설명하는 법칙으로 보일의 법칙·샤를의 법칙·게이뤼삭의 법칙이 있으며, 이를 종합하면 다음과 같이 보일-샤를의 법칙이 나온다.
여기에 아보가드로의 법칙을 적용하면 이상 기체 법칙이 만들어진다.
① 보일의 법칙
- 일정한 온도에서 기체의 부피는 압력에 반비례한다
② 샤를의 법칙
- 일정한 압력에서 기체의 부피는 절대온도에 비례한다
③ 보일-샤를의 법칙
- 기체의 부피는 압력에 반비례하고 절대온도에 비례한다
④ 아보가드로의 법칙
- 일정한 온도와 압력에서 기체의 부피는 몰수에 비례한다
- 모든 기체는 등온 · 등압일 때 같은 부피 속에 같은 수의 분자를 포함한다는 법칙
⑤ 이상기체 상태방정식
P = 기체의 압력
V = 기체의 부피
n = 기체 성분의 양
R = 기체상수, 볼츠만상수와 아보가드로 수의 곱
T = 기체의 절대온도
• 세 가지 기체 법칙 즉 기체의 부피가 압력, 온도, 몰수의 변화에 어떤 영향을 받는가를 하나의 식으로 결합시킨 식
• 이상기체 법칙을 사용하면 변수 P, V, T, n 중에서 세 가지 값을 알면 나머지 한 변수의 값을 계산할 수 있음.
• R을 기체 상수(gas constant)라고 하며, 모든 기체에 대해서 동일한 값을 가짐.
⑥ 헨리의 법칙
- 일정한 온도에서 일정량의 용매에 녹는 기체의 양은 압력에 비례한다
⑦ 그레이엄의 법칙
같은 온도 압력 , 에서 두 기체의 분출 속도는 그들 기체의 분자량의 제곱근에 반비례한다
⑧ 기타의 법칙
1) 에너지보존 법칙
- 고립계에서 에너지 형태는 벼할 수 있지만 전체 에너지의 양은 일정하다
2) 질량보존의 법칙
- 물질의 화학반응에 있어 반응물질들의 질량의 합과 생성물질들의 질량의 합은 같다
3) 베르누이의 법칙
- 이상유체의 정상 유동에서 유체가 가지는 압력에너지, 속도에너지, 위치에너지의 합은 어느 지점에서나 일정하다
4) 파스칼의 법칙
- 유체역학에서 폐관 속의 비압축성 유체의 어느 한 부분에 가해진 압력의 변화가 유체의 다른 부분에 그대로 전달된다는 원리
● 연소반응
탄화수소 + 산소 → 이산화탄소(CO2) + 물(H2O)
메탄 : CH4 (g) + 2O2 (g) → CO2 (g) + 2H2O (g)
나프탈렌 : C10H8 + 12O2 (g) → 10CO2 (g) + 4H2O (g)
에탄 : 2C2H6 + 7O2 (g) → 4CO2 (g) + 6H2O (g)
부탄 : 2C4H10 (g) + 13O2 (g) → 8CO2 (g) + 10H2O (g)
메탄올 : 2CH3OH (g) + 3O2 (g) → 2CO2 (g) + 4H2O (g)
프로판 : 2C3H8 (g) + 7O2 (g) → 6CO2 (g) + 8H2O (g)
● 탄화수소 완전연소반응식
● 탄화수소 불완전연소반응식-조건으로 CO, CO2 생성
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