게시판 > 질답게시판 > Plasma 불꽃 관련 질문입니다.

Stefano

09-02-07 18:30

(1) 프라스마의 에너지 평형
아크 방전에 의한 프라스마의 경우 공급된 전력이 전극사이의 방전에 의해 에너지가 소비되는데 소비된 전력은 전극사이의 기체에 에너지가 공급되고 고온의 이온으로 된 다음 에너지를 빛과 열로 방출하게 됩니다.

이때 소요되는 전력만큼 단위시간당 에너지가 공급되면서 온도가 상승하는데 온도의 플라스마는 빛과 열 형태로 에너지를 방출하면서 다시 안정화 됩니다. 이 때 방출하는 에너지는 절대온도의 4승에 비례하며 이로인해 공급 Power와 방출 Power가 같아지는 평형온도에 도달하게 되고 그 평형상태는 그대로 유지됩니다.

화학반응이 동반되면 그만큼 에너지의 방출이 많다는 것만 다를 뿐 평형상태에서 단위시간당 공급에너지와 방출에너지는 같아지고 또 그 평형상태에서 일정한 온도로 유지됩니다. 즉 그 플라스마 온도에서 공급과 방출이 같아지는 에너지 밸런스를 유지하게 되지요.

(2) 연소가스와 불활성가스의 프라스마 지속성 차이
산소와 수소의 경우 연소범위 이내에서 일단 점화가 되면 연소반응이 계속이 되고 이 고온의 연소가스가 계속공급되는 가스가 계속해서 연소가 지속되도록 해 줍니다. 그러나 만일 연소범위를 벗어나는 가스의 혼합물이 공급된다면 가스가 점화 되었다고 해도 온도가 떨어져 연소가 지속되지 못하고 온도가 떨어져 버리게 될 것입니다.

불활성가스의 경우 방전에 의해 생성되는 플라스마는 전원을 차단하면 즉시 방전현상이 멎고 더이상 에너지 공급이 되지 않기 때문에 플라스마의 생성이 계속되지 않지요. 이는 산소와 수소의 공급시와는 다른 점입니다.

현창 kohc7

09-02-09 09:10

감사합니다. 위에서 가르쳐 주신 답변중 잘 이해가 안되는 부분이 있는데요...

방출하는 에너지는 절대온도의 4승에 비례한다는 말이 무슨 뜻인지 잘 모르겠습니다.
예를들어, 10KW의 Power를 공급하였다면 빛에너지는 무시하고 열에너지는 어떻게 된다는 것인지요?

또 "화학반응이 동반되면 그만큼 에너지의 방출이 많다는 것만 다를 뿐 평형상태에서 단위시간당 공급에너지와 방출에너지는 같아지고 또 그 평형상태에서 일정한 온도로 유지됩니다. 즉 그 플라스마 온도에서 공급과 방출이 같아지는 에너지 밸런스를 유지하게 되지요." 이 부분에서 플라즈마 가스로 형성된 플라즈마 jet으로 부터 방출되는 에너지는 공급되는 에너지와 같지만 화학반응이 동반되면 에너지 방출이 많아진다고 하셨는데 어떻게 공급과 방출이 같아지는 에너지 밸런스를 유지할 수 있는것인지요?

Stefano

09-02-10 23:24

(1) 생성된 프라스마에서 시간당 외부에 방출하는 에너지는 가스의 표면적에 비례하고 절대온도의 4승에 비례한다는 의미이고 없던 에너지가 새로 생성되는 것을 의미하는 것은 아닙니다.

(2) 화학반응에 의한 에너지는 공급된 가스의 화학반응에 의해 발생되는 것이며 전체적인 에너지 밸런스는 다음과 같이 일정합니다.

공급가스의 엔탈피 + 가열에너지 = 생성물의 엔탈피 = 배출가스의 엔탈피 + 외부방출엔탈피 = 일정