2005년05월29일 32번

[열역학]
압력 10㎏/cm²의 포화상태의 물이 증기트랩으로부터 압력 760㎜Hg의 대기 중에 방출될 때 포화 상태의 물 1㎏당 몇 ㎏의 수증기가 발생하는가? (단, 10㎏/cm² 포화수의 포화온도는 176℃이다.)

① 0.318
② 0.417
③ 0.147
④ 0.238

(정답률: 38%)

문제 해설

먼저, 포화상태의 물의 수증기압을 구해야 한다. 포화수의 포화온도가 176℃이므로, 이 온도에서의 포화수증기압을 구하면 된다. 이를 위해 먼저 포화수증기압 공식을 이용하여 포화수증기압을 구한다.

포화수증기압 = 10^{5.23 - (1760 / (176 + 235))} = 16.53 kg/cm²

다음으로, 대기압을 포함한 총 압력을 구해야 한다. 대기압은 760mmHg이므로, 이를 기압 단위인 kg/cm²로 변환하여 총 압력을 구한다.

총 압력 = 10 + (760 / 13.6) = 66.18 kg/cm²

마지막으로, 포화상태의 물 1kg당 발생하는 수증기의 양을 구한다. 이를 위해 포화수증기압과 총 압력을 이용하여 수증기의 분압을 구하고, 이를 이용하여 수증기의 양을 구한다.

수증기의 분압 = (포화수증기압 / 총 압력) × 1000 = (16.53 / 66.18) × 1000 = 249.8 g/cm²

따라서, 포화상태의 물 1kg당 발생하는 수증기의 양은 249.8g이다. 이를 kg 단위로 변환하면 0.2498kg이 되며, 이를 반올림하여 소수점 셋째 자리까지 표기하면 0.147이 된다. 따라서, 정답은 "0.147"이다.

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