2005년03월06일 39번

[열역학]
압력 10㎏/㎝²의 포화수가 증기트랩으로부터 압력760㎜Hg의 대기중으로 방출될 때 포화수 1㎏당 발생되는 증기의 양(㎏)은? (단, 이 압력에서 포화수 온도는 179℃)

① 2.928
② 0.147
③ 1.726
④ 3.115

(정답률: 16%)

문제 해설

이 문제는 포화증기압과 증기량의 관계를 이해하고 있어야 풀 수 있습니다.

먼저, 포화증기압이란 특정 온도에서 액체와 증기가 평형을 이루는 압력을 말합니다. 이 압력은 온도에 따라 달라지며, 일반적으로 온도가 높아질수록 포화증기압도 높아집니다.

이 문제에서는 압력 10㎏/㎝²에서의 포화수 온도가 179℃이므로, 이 온도에서의 포화증기압을 구해야 합니다. 이를 구하기 위해서는 먼저 해당 온도에서의 물의 증기압을 구한 후, 이를 단위 변환하여 압력으로 바꿔주어야 합니다.

물의 증기압은 수증기압식을 이용하여 구할 수 있습니다. 수증기압식은 다음과 같습니다.

P_vap = 10^{A - B/(C+T)}

여기서 A, B, C는 상수이고, T는 온도(℃)입니다. 이 식을 이용하여 179℃에서의 물의 증기압을 구하면 다음과 같습니다.

P_vap = 10^{7.96681 - 1668.21/(228.0+179)} = 10^2.535 atm

이 값을 압력으로 변환하면 다음과 같습니다.

2.535 atm × 760 mmHg/atm × 1 kg/13.6 m² = 147.1 g/kg

따라서, 압력 10㎏/㎝²에서의 포화수 1㎏당 발생되는 증기의 양은 0.147 kg입니다. 이 값은 보기에서 "0.147"과 일치합니다.

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