비열, 공기의 비열비- 소방기술사 120회 1교시 3번

비열, 공기의 비열비- 소방기술사 120회 1교시 3번

Q. 비열(Specific Heat)의 종류와 공기의 비열비(Specific Heat Ratio)에 대하여 설명하시오

개요

- 비열의 종류

1. 정압비열
2. 정적비열

- 공기의 비열비

1. 비열비 = 정압비열 / 정적비열

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비열의 종류

비열에는 크게 2종류가 있다.

정압비열과 정적비열이다.

정압비열은 압력이 일정한 상태에서 해당 물질의 비열을 뜻한다.

정적비열은 부피가 일정한 상태(용기에 갇혀있는 공기)에서 해당 물질의 비열을 뜻한다.

 

공기의 비열비

공기의 비열비는 공기의 정압비열을 공기의 정적비열로 나눠준 값을 말한다.

공기의 비열비 $\gamma = \frac{C_p}{C_v}$

 

공기의 정압비열은 0.24kcal/kg,C 이고,

공기의 정적비열은 0.17kcal/kg,C이다.

즉, 비열비는 0.24 / 0.17 = 1.412 이다.

 

비열비는 물질마다 다르다. 비열비가 높을수록, 상대적으로 정압비열이 크다는 것을 말한다. 정압비열이 정적비열보다 더 크다는 것은 상대적으로 외부로 일을 더 많이 할 수 있다는 뜻이다.

0℃의 물질이 정압인 상태에서와, 정적인 상태에서 온도는 같아도 그 물질이 가지고 있는 열량은 다르다.

정압비열이 더 크다면 정압인 상태에서 더 에너지를 많이 가지고 있다. 피스톤을 가열했을 때 내부에 있는 공기의 부피가 커지면서 정압이 되는 상황이 바로 정압상황이다. 이때는 정압비열만큼 일을 하게 되는 것이다.

 

정적 상태에서는 일을 할 수 없다. 부피가 커지지 못하기 때문이다.

결론적으로 공기는 정압비열이 더 크기때문에 비열비가 1보다 크고, 공기는 외부에 일을 하는 데 더욱 적합한 물질이라고 할 수 있다.

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이 문제는 매우 간단한 문제이다. 열역학의 아주 기초적인 문제이다. 하지만 이런 문제가 나오면 무엇을 써야할지 모르겠다. 기본 개념은 있지만, 너무나 기본적인 개념이라 무엇을 써야하는 것인지 모르겠다. 앞으로 계속 공부해나가면서 이런 문제는 무엇을 채워야 하는지 배워가자.