1. 증기 (Vapor, 蒸氣)
ㅇ 통상, 상온에서 액체,고체인 물질이, 기체 상태로 존재하는 것
- 일정 압력에서 온도를 낮추거나 (냉각),
- 일정 온도에서 압력을 증가시킴으로써 (압축),
- 쉽게 응축(고체,액체)될 수 있는 기체 상태
- 즉, 물질이 포화 영역에 가까우므로, 응축할 가능성이 높은 기체의 상태
ㅇ 임계 온도 (비등점) 보다 낮은 온도에 있는 기체 상(相)
ㅇ 수증기 (Water Vapor) : 기체 상태의 물
2. 액체, 과냉각액, 포화액, 증기, 포화 증기, 과열 증기, 기체 비교
ㅇ 항상 응축 상태에 있는 액체 상(相) : 액체 (Liquid)
- 쉽게 증발하지 않는 액체 : 과냉각액,과냉액 (Subcooled Liquid), 압축액 (Compresses Liquid)
. 주어진 압력에서, 포화 온도 보다 낮은 온도일 때의 액체 : (과냉각 액체)
. 주어진 온도에서, 포화 압력 보다 낮은 압력일 때의 액체 : (압축 액체)
- 쉽게 증발하려는 액체 : 포화 액체 (Saturated Liquid)
. 포화 온도와 포화 압력에서, 액체로 존재할 때
ㅇ 거의 응축 상태에 있는 기체 상(相) : 증기 (Vapor)
- 쉽게 응축될 수 있는 증기 : 포화 증기 (Saturated Vapor)
. 포화 온도와 포화 압력에서, 증기로 존재할 때
- 잘 응축하지 않고 증발되기 쉬운 증기 : 과열 증기 (Superheated Vapor)
. 포화 온도 보다 높은 온도에 있을 때의 증기
. 과열 증기에서는, 압력과 온도가 서로 독립 상태량 임
.. (일정 압력 하에서도 온도가 증가할 수 있으므로)
ㅇ 실온에서도 완전 기체 상(相) : 기체 (Gas)
3. 증기압 (Vapor Pressure)
ㅇ 액체 표면 층에 존재하는 기체 분자들이 갖는 압력
ㅇ 주어진 온도에서, 액체이거나 증기가 되는 (끓게되는), 특별한 압력
- 액체의 증기압이 외부 압력(대기압)을 넘어서면, 액체가 끓기 시작함
. 대략, 20 ℃에서, 물의 증기압은 대기압의 0.02 배 정도
. 한편, 대기압이 낮은 곳에서는, 물의 끊는 점도 낮아짐
ㅇ 특징
- 증기압은, 온도에 따라 달라지지만, 부피에는 무관
- 증기압이란, 물질이 기체 상태로 변하려는 역 성향을 나타냄
. 분자 간 인력이 크면, 증기압이 낮고, 그 반대로 작으면, 증기압이 높음
. 온도가 같으면, 분자 간 인력이 작은 종류의 물질에서, 증기 압력이 큼
. 온도가 높아질수록, 증기압이 커짐 (분자들의 운동에너지가 증대되므로)
4. 포화 증기압 (Saturation Vapor Pressure)
ㅇ 증발(액체 → 기체)과 응축(기체 → 액체)이 균형(상 평형)이 일어나는 압력
- 물이 끓을 때 : (증발 = 응축)
ㅇ 즉, 어떤 특정 온도에서, 액체 상과 기체 상 간에 상 평형을 이룰 때,
- 그때 그 기체 상이 갖는 압력
ㅇ 한편, 습도는, 포화 증기압 하에서, 공기 내 포함할 수 있는 수증기의 양(%)을 말함
5. [참고사항]
ㅇ 건도 (quality)
- 포화 온도에서 일부는 액체, 일부는 증기로 존재할 때, 혼합물 전체 질량에 대한 증기 질량의 비
. x = m증기 / m전체
- (특징)
. 강성적 상태량 임
. 물질이 포화 상태(포화 압력, 포화 온도)에 있을 때 만 의미가 있음