● 물질의 변화
| 물질 변화 ㅇ 물리적 변화 - 상 변화 (액체/고체/기체) : 증발,응축,용융,응고,승화,증착 - 전도성,온도,밀도,색깔 등의 변화 등 ㅇ 화학적 변화 - 1 이상의 화학종에서 새로운 물질이 생성되는 것 |
● 물질의 변화, 물리적 변화
① 현열(Sensible Heat)(=감열)
- 물질의 상의 변화는 없고 온도의 변화만 있을 때 필요한 열량을 말하며, 분자운동에너지의 증감으로도 나타낸다.
- 현열(감열)의 표현식
Q = m · C · Δt
여기서, Q : 현열(kcal), m : 질량(kg), C : 비열(kcal/kg·℃), Δt : 온도차(℃)
② 잠열(Latent Heat)(=숨은열)
-물질의 상의 변화는 있고 온도의 변화가 없을 경우 필요한 열량을 말합니다.
-어떤 물질이 온도 변화 없이 고체에서 액체로, 액체에서 기체로 변할 때에 발생되는 열을 의미. 즉, 전자를 융해 잠열, 후자를 기화(증발) 잠열이라 한다.
- 대기압 하에서 물의 기화 잠열은 539kcal/kg, 융해 잠열은 80kcal/kg
- 잠열의 표현식
Q = m · r
여기서, Q : 잠열(kcal), m : 질량(kg), r : 기화잠열 또는 융해 잠열(kcal/kg)
| 단위 환산 1. 길이 1 ft = 30.48 cm
2. 부피 1 gal = 3.785 ℓ 3. 무게(질량) 1 lb = 0.4536 kg 4. 압력 1 atm = 1.0332 kg/㎠ = 10332 kg/㎡ = 760 mmHg = 76 cmHg = 30 inHg = 10.332 m = 10.332 mH2O = 10332 mmH2O = 14.7 psi(lb/in2) = 101325 pa = 101.325 kpa = 1.013 bar = 1013 mbar 5. 열량 1kcal = 427kg · m = 4.1867J = 3.968 BTU 6. 동력 1kW = 102kg · m/s = 1kJ/s |
③ 비열=비열용량(比熱容量, Specific heat capacity)
- 1kg의 물체를 1℃만큼 상승시키는데 필요한 열량(kcal)
- 단위 질량의 물체 1g을 1℃올리는데 필요한 열량과 물 1g의 온도를 1℃올리는데 필요한 열량과의 비율
④ 온도
- 섭씨온도(℃)
- 절대온도(K) : 273 + t℃
- 화씨온도(˚F)
⑤ 열에너지
- cal : 순수한 물 1g 을 1℃ 상승시키는데 필요한 열량
- BTU : 순수한 물 1파운드를 1˚F 상승시키는데 필요한 열량 ☆
- 1kcal = 3.968 BTU
- 1cal = 4.186J
⑥ 상변화
- 녹는점 (융점, 용융점) : 고체가 액체 상태로 바뀌는 온도, 대기압 하에서 고체가 용융하여 액체가 되는 온도
- 끓는점 (비등점) : 액체 물질의 증기압이 외부 압력과 같아져 끓기 시작하는 온도
- 어는점 (빙점) : 액체에서 고체로 바뀌는 온도
| 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 ⑤ 물의 비열 : 1cal/g℃ |
Q 0℃ 얼음 1kg이 수증기 100℃ 가 되려면 몇 kcal가 필요한가?
【해설】
얼음(고체) -> 물(액체) -> 수증기(기체)
융해 잠열 + 비열 + 증발 잠열 = 80kcal + 100kcal + 539kcal = 719kcal
Q 다음 그래프는 1기압하에서 –20 ℃의 얼음 1g이 가열되는 동안의 온도 변화를 나타낸 것이다. 그래프에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
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① 구간 b~c, 구간 d~e에서 잠열을 흡수한다.
② 구간 a~b, 구간 c~d, 구간 e~f에서 현열을 흡수한다.
③ 구간 b~c에서 흡수하는 열량은 약 80cal 이다.
④ 구간 c~d에서 흡수하는 열량은 약 100 cal이다.
⑤ 구간 b~e에서 소요되는 열량은 약 619 cal이다.
【정답】 ⑤
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