[소방학개론] 1. 기본이론 - 물질의 변화(물리적변화)

1. 물질의 변화 

1) 물리적 변화 

① 현열(감열) ☆☆☆

- 물질의 상태변화 없이 온도변화에만 필요한 열량

- Q = cmΔT 

(Q : 현열(kcal, cal) , m : 질량(kg, g),  c : 비열(kcal/kg℃, cal/g℃), △t: 온도차(℃))

 

② 잠열(숨은열) ☆☆☆

- 물질의 온도변화 없이 상태변화에만 필요한 열량 

- Q = mL 

(Q : 현열(kcal, cal) , m : 질량(kg, g), L : 융해잠열, 증발잠열(kcal/kg, cal/g))

 

③ 비열 ☆☆

- 1kg의 물체를 1℃만큼 상승시키는데 필요한 열량(kcal)

- 단위 질량의 물체 1g을 1℃올리는데 필요한 열량과 물 1g의 온도를 1℃올리는데 필요한 열량과의 비율

 

④ 온도 

- 섭씨온도(℃) 

- 절대온도(K) : 273 + t℃

- 화씨온도(˚F) 

 

⑤ 열에너지 

- cal : 순수한 물 1g 을 1℃ 상승시키는데 필요한 열량 

- BTU : 순수한 물 1파운드를 1˚F 상승시키는데 필요한 열량 ☆

- 1kcal = 3.968 BTU 

- 1cal = 4.186J 

 

⑥ 상변화

- 녹는점 (융점, 용융점) : 고체가 액체 상태로 바뀌는 온도, 대기압 하에서 고체가 용융하여 액체가 되는 온도 ☆

- 끓는점 (비등점) : 액체 물질의 증기압이 외부 압력과 같아져 끓기 시작하는 온도

- 어는점 (빙점) : 액체에서 고체로 바뀌는 온도

 

▶ 물의 잠열 (암기) ☆☆
① 얼음의 융해잠열 : 80cal/g 

② 물의 증발잠열 : 539cal/g 

③ 0℃ 물 1g → 100℃ 수증기로 되는데 열량 : 639cal 

④ 0℃ 얼음 1g → 100℃ 수증기로 되는데 열량 : 719cal 

⑤ 물의 비열 : 1cal/g℃ 

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Q1 . 0℃  얼음 1kg이 수증기 100℃ 가 되려면 몇 kcal가 필요한가? 

 

풀이: 

얼음(고체) -> 물(액체) -> 수증기(기체)

융해잠열 + 비열 + 증발잠열 = 80kcal + 100kcal + 539kcal = 719kcal  

 

 

Q2. 다음 그래프는 1기압하에서 –20 ℃의 얼음 1 g이 가열되는 동안의 온도변화를 나타낸 것이다. 그래프에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (2018 소방간부)

① 구간 b~c, 구간 d~e에서 잠열을 흡수한다.

② 구간 a~b, 구간 c~d, 구간 e~f에서 현열을 흡수한다.

③ 구간 b~c에서 흡수하는 열량은 약 80cal 이다.

④ 구간 c~d에서 흡수하는 열량은 약 100cal 이다. 

⑤ 구간 b~e에서 소요되는 열량은 약 619 cal이다. 

 

답: 5번 

 

☆ 기출표시 

 

사진출처: 

https://letstalkscience.ca/educational-resources/stem-in-context/cold-pack-a-chilly-example-endothermic-reaction

- 연소공학