게시판 > 질답게시판 > 물 60리터가 170도에서 가지고 있는 열량?

장현수 jddast

15-08-18 16:29

열량이라는 것은 Q=C x M x DT ... where, C(비열), M (질량유량), DT (온도차)....에서 알 수 있듯이 온도차에 의한 상대적인 값을 나타냅니다. 즉 0도에서 열량은 아무도 모르나 열을 얼마나 얻으면 170도가 되는지,, 또는 170가 되기위한 에너지는 얼마인지를 알 수가 있는 것입니다.

170도에서 비열 (단위 질량당 1C 올리는데 필요한 에너지)에 대한 질문이라면,, 압력에 대한 정의가 없네요. 물이라면 압력에 따른 변화가 크지 않을 것이라 예상되지만요. 또 물 170C로 끓이면 대기압에선 스팀이 되어버리는데,, 170도에서 물이 될려면 약 7barg이상 되어야 할 것입니다.

엔탈피를 묻을 수도 있다고 생각되는데,, 엔탈피도 △H = △U + P△V 값으로 상대적인 값입니다. 물/스팀이라면 스팀 테이블로 정의한 (기준을 Standard conditions; 1 atm, 60F 으로 했을 것이라 짐작) 값을 읽으면 되지만,, 그 단독적인 값은 아무 의미가 없습니다.

계속 같은 애기인데 묻고자 하는 질문을 명확히 하시는 것이 좋을 것 같습니다.

Stefano

15-08-19 10:29

(1) "열량" 은 "에너지"의 한 형태입니다. 에너지는 (위치에너지, 운동에너지, 내부에너지, 외부에너지, 핵에너지,..등) 여러 형태로 존재할 수 있는데 그중 물질의 <온도 및 상태>와 관련된 "열 에너지"입니다. 질문에서 "온도"를 거론하고 있듯 온도가 높으면 그만큼 그 물질은 열량을 더 많이 가다고 볼 수 있습니다. 그러나 온도가 같다고 해도 물질의 (액체, 기체, 등)상태에 따라서도 달라집니다.

(2) 어느 물질이 가지고 있는 열에너지는 앞선 설명에서도 언급되었듯이 "엔탈피"값으로 저장되어 있습니다. 그 물질에 열을 가하면 "엔탈피"가 올라가고 열을 빼앗으면 내려갑니다. 열을 가햇을 때 그 물질의 온도가 올라가는 형태의 열은 그 물질의 "현열"로 저장되며 온도변화없이 물질의 상태를 변화시키는 "잠열"형태로 저장됩니다. 그 물질로부터 열을 빼앗으면 반대로 저장되었던 "열량"이 방출되면서 "온도"가 떨어지거나 동일 온도에서 "상변화"를 동반합니다.

(3) 어느 물질의 엔탈피는 내부에너지(U)와 외부에너지(P*V)의 합으로 계산됩니다. 전자는 물질의 온도, 분자구조, 상태에 의해 결정되는 요소이고 후자는 압력과 부피의 곱으로 계산되는 요소인데 절대값은 알수 없고 열역학적 기준점을 정하여 상대적인 값을 사용하여 엔탈피를 나타냅니다.

H = U + P*V ...........(1) 엔탈피의 정의식,
ΔH = ΔU + Δ(P*V)......(2) 엔탈피의 증감을 나타내는 식

(4) 질문으로 돌아가서... <물 60L가 170도로 가열했을때 가지고 있는 열량 ?>에 대하여 묻고 있는데 온도만 언급되어 있지 압력은 언급되어 있지 않고 또한 액상인지 기상인지 조차 명시하고 있지 않습니다. 아래의 나열된 물의 상태는 온도는 동일하지만 각기 서로 다른 <엔탈피 값>을 가지고 있습니다.

170도 7 barg 의 물 (포화수증기)
170도 7 barg 의 포화수증기
170도 (예를들어) 5 barg 의 과열수증기

위의 세조건 중에서 어느 조건에 해당하는 지 조사해서 다시 질문 바랍니다.

(2) 어느 물질이 가지고 있는 열에너지는 앞선 설명에서도 언급되었듯이 "엔탈피"값으로 저장되어 있습니다.  그 물질에 열을 가하면 "엔탈피"가 올라가고 열을 빼앗으면 내려갑니다.   열을 가햇을 때 그 물질의 온도가 올라가는 형태의 열은 그 물질의 "현열"로 저장되며 온도변화없이 물질의 상태를 변화시키는 "잠열"형태로 저장됩니다.  그 물질로부터 열을 빼앗으면 반대로 저장되었던 "열량"이 방출되면서 "온도"가 떨어지거나 동일 온도에서 "상변화"를 동반합니다.

(3) 어느 물질의 엔탈피는 내부에너지(U)와 외부에너지(P*V)의 합으로 계산됩니다.  전자는 물질의 온도, 분자구조, 상태에 의해 결정되는 요소이고 후자는 압력과 부피의 곱으로 계산되는 요소인데 절대값은 알수 없고 열역학적 기준점을 정하여 상대적인 값을 사용하여 엔탈피를 나타냅니다.

H = U + P*V    ...........(1) 엔탈피의 정의식,
ΔH = ΔU + Δ(P*V)......(2) 엔탈피의 증감을 나타내는 식

(4) 질문으로 돌아가서... <물 60L가 170도로 가열했을때 가지고 있는 열량 ?>에 대하여 묻고 있는데 온도만 언급되어 있지 압력은 언급되어 있지 않고 또한 액상인지 기상인지 조차 명시하고 있지 않습니다.   아래의 나열된 물의 상태는 온도는  동일하지만 각기 서로 다른 <엔탈피 값>을 가지고 있습니다.

170도 7 barg 의 물 (포화수증기)
170도 7 barg 의 포화수증기
170도 (예를들어) 5 barg 의 과열수증기

위의 세조건 중에서 어느 조건에 해당하는 지 조사해서 다시 질문 바랍니다.

예산	15-08-24 08:12

압력은? 7기압입니다.

170도의 7기압의 물 포화수증기와

170도의 7기압의 과열수증기를 알고 싶네요.

답변이 늦어서 죄송합니다.

Stefano

15-08-24 18:23

(1) 스팀압력 7 기압(절대압력 8기압) 이고 온도가 170도이라면..

포화수증기이고 이 대의 엔탈피는 661.1 kcalkg (단위 질량당 661.1 kcal)이고 0도에서의 1기압물의 엔탈피를 0이라고 가정한 열량인데..

물이 0도에서 170도의 물로 가열하면 현열이 약 172.5 kcal/kg 정도 소요되고 이 온도에서 증발하는데 약 490.5 kca/kg의 증발잠열이 소요되에 170도의 물에는 661.1 kcal/kg의 열량이 포함되어 있게되지요.

(2) 스팀압력 7기압(절대압력 8기압)에서 170도 이상으로 다시 가열하면 과열수증기가 되는데 예를 들어 300℃가 되었다고 하면 7기압 300℃의 과열스팀이 되는데 이때 추가로 필요한 현열은 수증기의 온도를 170도에서 300도로 올려주기 위해 69.1 kcal/kg의 현열이 더 필요합니다. 따라서 7기압 300도에서의 엔탈피는 730.2 kcal/kg이 됩니다.

1기압 0도의 물........엔탈피=0 kcal/kg ::::::: 엔탈피의 기준점 (0. kcal/kg)
--> 1기압 100도의 물....엔탈피=100.2 kcal/kg ::: 엔탈피 증가량 <=물의 현열 (100.2 kcal/kg)
--> 7기압 100도의 물....엔탈피=100.2 kcal/kg ::: 1기압-->7기압으로의 압력변화만으로는 엔탈피 증가 거의 없음
--> 7기압 170도의 물....엔탈피=172.7 kcal/kg ::: 고압수의 엔탈피 증가 <==고온 고압수의 물의현열 (72.5kcal/kg)
--> 7기압 170도의 포화수증기...엔탈피=661.1 kcal/kg:::고압 고온수의 증발잠열 <==고온고압수 증발잠열(488.4 kcal/kg )
--> 7기압 300도의 과열수증기...엔탈피=730.2 kcal/kg:::고압 포화수증기의 엔탈피증가<==고압수증기 현열(69.1 kcal/kg)

위의 엔탈피 기준점(0)에다 증가된 엔탈피를 모두 더해주면 기압 300 도의 과열수증기가 가지고 있는 엔탈피가 되는데 그 값은 0+100.2+0+72.5+488.4 +69.1 = 730.2 kcal/kg이 됩니다.

(3) 이 과열수증기를 다시 역으로 온도와 압력을 낮추어 가면 밖으로 에너지를 방출하면서 온도도 내려가고 수증기가 물로 응축되기도 합니다.

(1) 스팀압력 7 기압(절대압력 8기압) 이고 온도가 170도이라면..

포화수증기이고 이 대의 엔탈피는  661.1 kcalkg (단위 질량당 661.1 kcal)이고 0도에서의 1기압물의 엔탈피를 0이라고 가정한 열량인데..

물이 0도에서 170도의 물로 가열하면 현열이 약 172.5 kcal/kg 정도 소요되고 이 온도에서 증발하는데 약 490.5 kca/kg의 증발잠열이 소요되에  170도의 물에는 661.1 kcal/kg의 열량이 포함되어 있게되지요.

(2) 스팀압력 7기압(절대압력 8기압)에서 170도 이상으로 다시 가열하면 과열수증기가 되는데 예를 들어 300℃가 되었다고 하면 7기압 300℃의 과열스팀이 되는데 이때 추가로 필요한 현열은 수증기의 온도를 170도에서 300도로 올려주기 위해 69.1 kcal/kg의 현열이 더 필요합니다.   따라서 7기압 300도에서의 엔탈피는 730.2 kcal/kg이 됩니다.

1기압 0도의 물........엔탈피=0       kcal/kg ::::::: 엔탈피의 기준점 (0. kcal/kg)
--> 1기압 100도의 물....엔탈피=100.2 kcal/kg ::: 엔탈피 증가량 <=물의 현열 (100.2 kcal/kg) 
-->  7기압 100도의 물....엔탈피=100.2 kcal/kg ::: 1기압-->7기압으로의 압력변화만으로는 엔탈피 증가 거의 없음  
--> 7기압 170도의 물....엔탈피=172.7 kcal/kg ::: 고압수의 엔탈피 증가  <==고온 고압수의 물의현열 (72.5kcal/kg)
--> 7기압 170도의 포화수증기...엔탈피=661.1 kcal/kg:::고압 고온수의 증발잠열 <==고온고압수 증발잠열(488.4 kcal/kg )
--> 7기압 300도의 과열수증기...엔탈피=730.2 kcal/kg:::고압 포화수증기의 엔탈피증가<==고압수증기 현열(69.1 kcal/kg)

위의 엔탈피 기준점(0)에다 증가된 엔탈피를 모두 더해주면 기압 300 도의 과열수증기가 가지고 있는 엔탈피가 되는데 그 값은  0+100.2+0+72.5+488.4 +69.1 = 730.2 kcal/kg이 됩니다.

(3) 이 과열수증기를 다시 역으로 온도와 압력을 낮추어 가면 밖으로 에너지를 방출하면서 온도도 내려가고 수증기가 물로 응축되기도 합니다.