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열역학 제대로 끝내기 8강 에서 궁금한점이 있습니다.
작성자
kim
작성일
2021-02-15 12:14
조회
628
#이상기체상태방정식#상태량#압력#밀폐계#열역학1법칙
<질문1>
10분 01초에서,
Air가 가진 압력과, 수증기가 가진 압력의 합을 P_2라고 한 것과
16분 8초에서
이라 한 부분이 뭔가 납득이 되질 않습니다.
밀폐된 실린더 용기에서, 어떻게 유체의 종류마다 압력이 다르게 걸릴 수 있나요?? 유체의 종류와 상관없이 고르게 걸려야 하는 것 아닌가요?
P_2=P_2_air=P_2_watervapor 와 P_1=P_waterliquid=P_air 이여야 하는것 아닌가요? 공기와 물, 증기사이에 압력이 다르게 걸리는게 잘 이해가 되질 않습니다.
<질문2>
압력은 강도성 상태량이라 질량에 무관한 상태량이라 배웠습니다. 그렇다면 저 문제의 액체상태의 물과 기체상태의 공기가 공존해 있는 state 1에서,
물이 1kg 이 아닌 0.001g 만 있어도 T_1=25도, P_1=100kPa 하에서는 P_waterliquid 을 3.17kPa의 Saturated 압력으로 둬도 되는건가요? 뭔가 이부분도 납득이 안됩니다.. 물이 실린더에 1kg있든, 100kg있든 상관이없다..? 혹시라도 피스톤에 어떤 다른 종류의 불순물이 0.001g이 들어간다면 실린 더 내 압력분포가 변하는건지..? 이 부분에 대한 자세한 설명을 듣고 싶습니다.
<질문3>
PV=mRT 라는 이상기체상태방정식을 보면, P는 m이클수록 비례하니까, P는 m에 따라 변하는 종량성 상태량인것 아닌가요..? 그런데 또 한편으론, 1기압과 1기압을 합친다해서 2기압이 되지 않는걸 아는데, 뭔가 제가 단단히 착각하는게 있는 것 같아서, 질문드립니다.
<질문1>
10분 01초에서,
Air가 가진 압력과, 수증기가 가진 압력의 합을 P_2라고 한 것과16분 8초에서
이라 한 부분이 뭔가 납득이 되질 않습니다.밀폐된 실린더 용기에서, 어떻게 유체의 종류마다 압력이 다르게 걸릴 수 있나요?? 유체의 종류와 상관없이 고르게 걸려야 하는 것 아닌가요?
P_2=P_2_air=P_2_watervapor 와 P_1=P_waterliquid=P_air 이여야 하는것 아닌가요? 공기와 물, 증기사이에 압력이 다르게 걸리는게 잘 이해가 되질 않습니다.
<질문2>
압력은 강도성 상태량이라 질량에 무관한 상태량이라 배웠습니다. 그렇다면 저 문제의 액체상태의 물과 기체상태의 공기가 공존해 있는 state 1에서,
물이 1kg 이 아닌 0.001g 만 있어도 T_1=25도, P_1=100kPa 하에서는 P_waterliquid 을 3.17kPa의 Saturated 압력으로 둬도 되는건가요? 뭔가 이부분도 납득이 안됩니다.. 물이 실린더에 1kg있든, 100kg있든 상관이없다..? 혹시라도 피스톤에 어떤 다른 종류의 불순물이 0.001g이 들어간다면 실린 더 내 압력분포가 변하는건지..? 이 부분에 대한 자세한 설명을 듣고 싶습니다.
<질문3>
PV=mRT 라는 이상기체상태방정식을 보면, P는 m이클수록 비례하니까, P는 m에 따라 변하는 종량성 상태량인것 아닌가요..? 그런데 또 한편으론, 1기압과 1기압을 합친다해서 2기압이 되지 않는걸 아는데, 뭔가 제가 단단히 착각하는게 있는 것 같아서, 질문드립니다.
Thermodynamics – An Engineering Approach, Cengel & Boles, McGrawHill
Ch. 1 Introduction and Basic Concepts
Ch. 2 Energy, Energy Transfer, and General Energy Analsysis
Ch. 3 Properties of Pure Substances
Ch. 4 Energy Analysis of Closed Systems
Ch. 5 Mass and Energy Analysis of Control Volumes
Ch. 6 The Second Law of Thermodynamics
Ch. 7 Entropy
Ch. 8 Exergy
Ch. 9 Gas Power Cycles
Ch. 10 Vapor and Combined Power Cycles
Ch. 11 Refrigeration Cycles
Ch. 12 Thermodynamic Property Relations
Ch. 13 Gas Mixtures
Ch. 14 Gas-Vapor Mixtures and Air-Conditioning
Ch. 15 Chemical Reactions
Ch. 16 Chemical and Phase Equilibrium
Ch. 17 Compressible Flow
- “열역학 한방에 끝내기” 는 초등학생도 이해할 수 있게끔 쉽고 재미있게 열역학을 설명하고 있습니다.
- 공식만 외워서 문제를 푸는 방식은 올바른 역학 공부법이 아니고, 조금만 응용된 문제가 나오면 접근하기가 매우 어려워져 좋은 시험 점수(좋은 학점)을 받기가 매우 어려워집니다.
- 원리와 원칙에 충실하여 어떤 문제가 나와도 개념에 충실해서 풀 수 있어야 학업성취도, 취업 면접, 대학원 시험 등에서 좋은 결과를 기대할 수 있습니다.
[첫 번째 질문에 대한 답변]
아래의 사진에 관한 질문인 것이죠?
이 문제에서 필요한 것은 2번 상태의 압력인데
밀폐용기 안에 액체와 기체가 같이 있는 상태이기에
각각의 압력을 알아야 더해서 총 압력을 계산할 수 있었습니다.
질문 내용은 한 용기 내에 있는
여러 개의 물질이 어떻게 다른 압력을 받을 수 있냐는 것인데,
각각의 물질이 다른 압력을 받는다기 보다는
전체 압력에 기여하는 정도가 각각의 물질에 따라 다르다고 이해하시는 것이
더 편하실 것 같습니다.
물론 언제나 성립하는 것은 아니지만,
ideal mixture를 가정하고 있다면
이상기체는 각각 독립적으로 활동하고,
분자 간의 인력/척력에 무관하기 때문에
각 기체의 압력은 순수하게 각 기체의 몰수와 비례합니다.
(이상기체 방정식에 따라)
결국 전체의 압력은
각각의 기체의 부분압이 더해져서 나오게 되는 것이고,
우리는 이를 바탕으로
물과 공기의 압력을 계산할 수 있었습니다.
물의 압력은 상태량표를 이용해야 구할 수 있고,
공기의 경우 이상기체 상태방정식으로 구할 수 있으므로
이 두 물질의 합으로 전체의 압력을 계산할 수 있었던 것입니다.
자세한 설명을 위해 아래와 같이 사진을 첨부합니다.
또한 Raoult's Law를 살펴보시면 도움이 되시겠습니다.
https://www.chemguide.co.uk/physical/phaseeqia/idealpd.html
Ideal Mixture에 관한 설명
다른 질문들은 위의 답변으로 충분히 답변되었을 거라 생각합니다.
관련된 내용을 찾아 많이 읽어보시고 공부하시길 바랍니다.
감사합니다 교수님. 이해하는데 너무나 큰 도움이 되었습니다. 바쁘신 시간 내주셔서 다시한번 감사드립니다. 더욱 공부해보겠습니다!