게시판 > 질답게시판 > gas의 열량 계산 문제입니다.

스테파노 Stefano

09-02-04 12:00

(0) 계산 검토을 요청할 경우에는 계산과정을 모두 나타내야 정확히 알 수 있습니다.
계산수식이 비약된 채로 자신만 알고 있는 수치를 사용해 계산해두고, 단순히 계산결과 값만 비교해 달라고 하는 것은 옳지 않습니다. 마치 숨겨두고 알아맞춰보라고 하는 것과 같은 식의 질문이 되기 때문에 禮가 되지 않습니다.

계산상 아래와 같은 문제점이 많이 발견되었습니다.

(1) Gas의 양을 나타내는 방법
Gas의 양을 부피만으로 나타내면 그 절대량을 알 수가 없습니다. 반드시 온도와 압력이 명시가 되어야 합니다.
일반적으로 Gas의 부피는 표준상태(대기압, 0℃)의 부피로 나타내는데 Normal State를 나타내는 N을 부피단위 앞에 표기합니다. 예: NH3 표준상태 유량 분당 15 normal liter = 15 Nℓ/min

(2) Gas의 표준상태 부피를 mol 단위로 환산하는 방법
Nℓ--->g-mole로 환산하는 방법: Nℓ*[1 g-mole/22.4Nℓ] = 1/22.4 g-mole
Nm^3-->kg-mole로 환산하는 방법: Nm^3*[1 kg-mole/22.4Nm^3] = 1/22.4 kg-mole
[ ]로 나타낸 것들은 단위환산계수

(3) kW와 kWh의 구분
kW는 공율의 단위이며 시간당 입력하거나 출력되는 에너지(열, 일)로 시간당 할 수 있는 일을의미하므로 "Power(동력)"단위입니다.
1 kW = 1 kJ/s = 3600 kJ/h = 860.42 kcal/h

kWh는 에너지의 단위이며 1kW의 동력으로 1시간 동안 한 일(에너지)이므로 "Energy(열, 일)"단위입니다.
1 kWh = 1 kW*1 h = 1 (kJ/s)*3600s = 3600 kJ = 860.42 kcal

(4) 화학반응에서의 발열량 계산
질문의 경우 "0.067 SiH4 + 0.134 O2 = 0.067 SiO2 + 0.134 H2O → 22.804kcal "와 같이 적고 있는데 틀리기 쉽고 검산도 어렵습니다. 따라서

SiH4 + 2O2 = SiO2 + 2H2O + Q 라고 적어두어야 반응 참여 몰수가 맞는지 확인할 수가 있습니다.
여기서 기준되는 물질 SiH4의 몰수만 알면 반응열은 구할 수 있습니다.
위 반응에서 Q는 1 g-mol SiH4당 반응열이 되므로 여기에 SiH4의 g-mol 수 혹은 몰단위 유량만 곱하여 구하면 됩니다 .

(발열량, kcal/min) ={Q k-cal/g-mol SiH4} * (0.067 g-mol SiH4/min ) = 0.067 Q kcal/min,

(5) Gas 승온을 위해 필요한 열량
질문의 경우 " ①NH3 : 15LPM*35.7J/mol℃*(800-25)℃= 265.51kcal/hr " 와 같이 적고 있는데 중간 계산이 많이 생략되어 검산이 되지 않습니다. 우선 NH3의 부피유량을 먼저 몰 유량으로 고쳐야 합니다. 15 LPM 이 표준상태 부피라고 하면

(NH3 승온을 위해 필요한 열량, kcal/h) = (표준상태 부피유량 15 Nℓ/min) *[1/22.4 g-mol/Nℓ]*{몰비열, 35.7 J/g-mol/℃}*(온도차 800-25℃) = 18517 J/min = 1111640 J/h = 1111.64 kJ/h = 265.7 kcal/h

계산결과 Nℓ/min 단위의 유량이라고 했을 때 같은 결과가 얻어졌는데 위와 같이 계산해야 쉽게 틀리지 않습니다.

다른 Gas들의 계산도 위의 계산 방법을 사용해서 검산해 보도록 하세요

(0) 계산 검토을 요청할 경우에는 계산과정을 모두 나타내야 정확히 알 수 있습니다. 
계산수식이 비약된 채로 자신만 알고 있는 수치를 사용해 계산해두고, 단순히 계산결과 값만 비교해 달라고 하는 것은 옳지 않습니다.  마치 숨겨두고 알아맞춰보라고 하는 것과 같은 식의 질문이 되기 때문에 禮가 되지 않습니다.

계산상 아래와 같은 문제점이 많이 발견되었습니다.

(1) Gas의 양을 나타내는 방법
Gas의 양을 부피만으로 나타내면 그 절대량을 알 수가 없습니다.  반드시 온도와 압력이 명시가 되어야 합니다. 
일반적으로 Gas의 부피는 표준상태(대기압, 0℃)의 부피로 나타내는데 Normal State를 나타내는 N을 부피단위 앞에 표기합니다.    예: NH3 표준상태 유량 분당 15 normal liter = 15 Nℓ/min

(2) Gas의 표준상태 부피를 mol 단위로 환산하는 방법
Nℓ--->g-mole로 환산하는 방법:  Nℓ*[1 g-mole/22.4Nℓ] = 1/22.4 g-mole
Nm^3-->kg-mole로 환산하는 방법: Nm^3*[1 kg-mole/22.4Nm^3] = 1/22.4 kg-mole
 [ ]로 나타낸 것들은 단위환산계수

(3) kW와 kWh의 구분
kW는 공율의 단위이며 시간당 입력하거나 출력되는 에너지(열, 일)로 시간당 할 수 있는 일을의미하므로  "Power(동력)"단위입니다.   
1 kW = 1 kJ/s = 3600 kJ/h = 860.42 kcal/h

kWh는 에너지의 단위이며 1kW의 동력으로 1시간 동안 한 일(에너지)이므로 "Energy(열, 일)"단위입니다.    
1 kWh = 1 kW*1 h = 1 (kJ/s)*3600s = 3600 kJ = 860.42 kcal

(4) 화학반응에서의 발열량 계산
질문의 경우  "0.067 SiH4 + 0.134 O2 = 0.067 SiO2 + 0.134 H2O →  22.804kcal "와 같이 적고 있는데 틀리기 쉽고 검산도 어렵습니다.  따라서

SiH4 + 2O2 = SiO2 + 2H2O + Q  라고 적어두어야 반응 참여 몰수가 맞는지 확인할 수가 있습니다.   
여기서 기준되는 물질 SiH4의 몰수만 알면 반응열은 구할 수 있습니다. 
위 반응에서 Q는 1 g-mol SiH4당 반응열이 되므로 여기에 SiH4의 g-mol 수 혹은 몰단위 유량만 곱하여 구하면 됩니다 .

(발열량, kcal/min) ={Q  k-cal/g-mol SiH4} * (0.067 g-mol SiH4/min ) = 0.067 Q kcal/min,

(5) Gas 승온을 위해 필요한 열량
질문의 경우 " ①NH3 : 15LPM*35.7J/mol℃*(800-25)℃= 265.51kcal/hr " 와 같이 적고 있는데 중간 계산이 많이 생략되어 검산이 되지 않습니다.  우선  NH3의 부피유량을 먼저 몰 유량으로 고쳐야 합니다.   15 LPM 이 표준상태 부피라고 하면

(NH3 승온을 위해 필요한 열량, kcal/h) = (표준상태 부피유량 15 Nℓ/min) *[1/22.4 g-mol/Nℓ]*{몰비열, 35.7 J/g-mol/℃}*(온도차  800-25℃) = 18517 J/min = 1111640 J/h = 1111.64 kJ/h   = 265.7 kcal/h

계산결과 Nℓ/min 단위의 유량이라고 했을 때 같은 결과가 얻어졌는데  위와 같이 계산해야 쉽게 틀리지 않습니다.

다른 Gas들의 계산도 위의 계산 방법을 사용해서 검산해 보도록 하세요

현창	09-02-06 13:50

감사합니다. ^^