개념 한 쪽
토목기사 증기압 — 밀폐 용기 수면 위 압력의 합산
증기압은 액체가 밀폐된 공간에서 증기를 내어 그 증기가 수면을 누르는 압력이다. 정수압 계산에서는 수면 위에 작용하는 압력으로서 밑면의 압력에 더해진다.
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뜻
자리가 수면 위에 있다. 밀폐된 용기 안의 액체는 증기를 내어 수면 위 공간을 채우고, 그 증기가 수면을 누른다. 이 압력이 수면에 작용하는 압력으로서 아래쪽 정수압에 그대로 더해진다.
계산은 두 몫을 더하는 것이다. 재료의 문항은 밀폐된 직육면체 탱크에 물이 5m 깊이로 차 있고 수면에 3kg/cm²의 증기압이 작용할 때 밑면의 압력을 묻는다. 밑면의 압력은 수면 위 증기압에 물기둥이 내는 정수압을 더한 값이다. 수심 5m를 500cm로 바꾸고 물의 단위중량 0.001kgf/cm³을 곱해 정수압 0.5kgf/cm²를 얻은 뒤 3kgf/cm²에 더하면 3.5kgf/cm²가 된다. 증기압을 빼거나 정수압을 더하지 않은 값이 오답이다.
단위를 먼저 맞춘다. 압력을 kgf/cm²로 답하려면 수심을 cm로 바꾸고 단위중량도 kgf/cm³로 맞춘다. 수심을 m로 둔 채 0.001을 곱하거나, 단위중량을 1,000kg/m³로 두고 압력을 kgf/cm²로 적으면 자릿수가 어긋난다.
재료의 한계를 밝혀 둔다. 배정된 세트에는 증기압 고유의 문항이 없고, 증기압이 정수압 계산에 더해지는 쓰임 한 문항만 나온다. 포화증기압이나 공동현상처럼 그 이상의 내용은 재료에 없어 이 카드에서 적지 않는다.
정리하면 증기압은 ① 수면 위에 작용하는 압력이고, ② 밑면 압력은 증기압 + 단위중량×수심이며, ③ 단위를 kgf/cm²로 맞추어 더한다는 세 가지로 잡아 두면 된다. 정수압 분포 자체의 계산은 [정수압 분포] 카드에서 다룬다.
예제
출제 패턴은 세 가지다. ① 합산 — 수면 위 증기압을 밑면 압력에서 빼거나 아예 넣지 않은 선지가 오답이다. ② 단위 — 수심을 cm로 바꾸지 않아 자릿수가 어긋난 값이 오답이다. ③ 자리 — 증기압을 물기둥이 내는 정수압과 같은 것으로 보아 한 번만 더한 값이 오답이다.
자주 묻는 물음
- 증기압은 어디에 작용하나요?
- 밀폐된 용기에서 액체가 낸 증기가 수면을 누르는 압력입니다. 정수압 계산에서는 수면 위에 작용하는 압력으로서 밑면의 압력에 더해집니다.
- 증기압이 있을 때 밑면의 압력은 어떻게 구하나요?
- 증기압에 물기둥의 정수압을 더합니다. 수면에 3kg/cm², 물이 5m 깊이면 5m를 500cm로 바꾸어 0.001kgf/cm³을 곱한 0.5kgf/cm²를 더해 3.5kgf/cm²가 됩니다.
- 계산에서 가장 자주 틀리는 곳은 어디인가요?
- 단위 맞추기입니다. 압력을 kgf/cm²로 답하려면 수심을 cm로, 단위중량을 kgf/cm³로 맞추어야 하며, 수심을 m로 둔 채 계산하면 자릿수가 어긋납니다.
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