개념 한 쪽
소방설비산업기사(기계) 열에너지원과 특성 — 열량 계산·열원 분류
열에너지원과 특성은 물을 가열하고 수증기로 만드는 데 드는 열량, 증기압이 무엇에 따라 달라지는지, 화재를 일으키는 열원을 기계적·전기적·화학적으로 나누는 기준, 할로겐 원소의 범위를 묻는다. 점화에너지와 불연성 기체의 열적 성질도 함께 본다.
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뜻
열량 계산은 상태 변화마다 필요한 열을 더한다. 0℃의 얼음 1g을 100℃의 수증기로 만들려면 용융열 80cal, 물을 100℃까지 올리는 열 100cal, 증발잠열 539cal를 합쳐 약 719cal가 든다. 15℃의 물 10kg을 100℃의 수증기로 만드는 데는 기화열까지 포함해 약 6,240kcal가 필요하다. 가열에만 드는 열보다 상태 변화의 잠열이 더해져 값이 커진다.
증기압은 온도가 높아져 분자의 운동이 활발해지면 커진다. 반대로 분자량이 큰 물질은 분자 간 인력이 커서 증발이 어려우므로 증기압이 낮다. 질량이 클수록 증기압이 커진다는 식의 서술은 분자량과 증발의 관계를 거꾸로 잡은 것이다.
화재를 일으키는 열원은 발생 원인으로 나눈다. 기계적 원인에는 마찰열과 압축열이 있고, 전기적 원인에는 저항열·정전기·아크가, 화학적 원인에는 분해열과 자연발열이 있다. 기체를 압축할 때 생기는 열은 기계적 원인에 속한다.
할로겐 원소는 17족의 F, Cl, Br, I이다. Fr은 1족 알칼리 금속이므로 할로겐에 넣지 않는다. 한편 인화점은 다른 불꽃이 닿아 연소가 일어나는 최저 온도, 발화점은 열을 받아 스스로 연소를 시작하는 온도로 점화에너지의 크기를 가늠하는 기준이 된다. 질소는 산소와 흡열반응을 일으켜 연소를 억제하고 발열량을 줄이는 불연성 가스다.
예제
선지 판단은 얼음 1g을 수증기로 만드는 열량을 719cal로 합산하는지, 15℃ 물 10kg에 기화열까지 넣어 약 6,240kcal로 잡는지, 증기압이 분자량이 클수록 낮아진다고 읽는지, 압축열을 기계적 열원으로 분류하는지, Fr을 할로겐에서 빼는지, 인화점과 발화점을 점화에너지 기준으로 구분하는지에서 갈린다.
자주 묻는 물음
- 0℃ 얼음 1g을 100℃ 수증기로 만드는 데 열량은 얼마나 드나요?
- 용융열 80cal, 물 가열 100cal, 증발잠열 539cal를 더한 약 719cal입니다.
- 증기압은 분자량과 어떤 관계인가요?
- 분자량이 클수록 분자 간 인력이 커 증발이 어려우므로 증기압은 낮아집니다.
- 압축열은 어떤 원인의 열원인가요?
- 기계적 원인입니다. 마찰열과 함께 기계적 열원으로 분류합니다.
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