에너지관리기능사 열량 — 질량·비열·온도차로 구하는 열

물을 데우는 데 필요한 열량은 질량×비열×온도차로 구한다. 물의 비열은 1 kcal/kg·℃이므로 150kg의 물을 10℃에서 100℃로 올리려면 1×150×(100−10)=13,500 kcal가 필요하다. 여기서 가장 흔한 실수는 온도 자리에 도달 온도 100을 그대로 넣는 것이다. 반드시 나중 온도에서 처음 온도를 뺀 차이 90℃를 넣어야 한다.

15℃ 열량은 열량 단위의 기준을 정한 정의다. 표준 대기압에서 순수한 물 1kg을 14.5℃에서 15.5℃로 올리는 데 필요한 열량을 1로 한다. 15℃를 가운데 두고 1℃를 올리는 셈이라 시작 온도를 15℃로 적은 설명은 틀린다.

열량 단위는 질량 단위와 온도 단위의 조합으로 갈린다. 1kg의 물을 섭씨 1℃ 올리는 열량이 kcal, 1파운드의 물을 화씨 1℉ 올리는 열량이 BTU, 1파운드의 물을 섭씨 1℃ 올리는 열량이 CHU다. 1파운드와 섭씨가 만나는 조합이 CHU라고 묶어 두면 단위 문제가 정리된다.

단위 중량당 물체가 가지는 열량은 엔탈피다. 엔탈피는 내부에너지에 압력×부피를 더한 값으로 h=u+pv로 적는다. 비열은 온도를 1℃ 올리는 데 드는 열량, 엔트로피는 무질서도를 나타내는 값, 비중량은 단위 부피당 무게이므로 엔탈피와 구분해야 한다.

방열량과 손실열량도 열량 계산의 갈래다. 둘 다 1시간 동안 오간 열량이므로 단위를 kcal/h로 적는다. 방열기는 방열계수·면적·평균온도차로, 벽체는 면적·열관류율·안팎 온도차로 구한다는 차이만 있을 뿐 열량을 세우는 틀은 같다. 온도차를 잡는 구체적인 계산은 온도 카드에서 다룬다.

작은 수치의 계산에서는 단위를 특히 조심한다. 물 15kg을 10℃에서 100℃로 올리는 열량은 15×1×90=1,350 kcal다. 이 값을 cal 단위로 착각해 1,000배 차이를 두거나, 온도차 자리에 다른 값을 넣어 800 kcal 같은 함정에 걸리면 오답이 된다.

열량에는 온도를 바꾸는 몫과 상태를 바꾸는 몫이 있다. 상 변화 없이 온도만 바꾸는 열이 현열이고, 온도 변화 없이 상태만 바꾸는 열이 잠열이다. 물질 1g을 1℃ 올리는 열량은 비열이며, 상 변화에 쓰이는 열을 묻는 문항에서는 잠열을 골라야 한다.