[열역학] 질량, 무게(N, kgf), 동력(HP, PS, kW), 기체 상수(R)

[질량, 무게]

질량은 어느 장소에서도 변하지 않는다

무게는 중력의 크기에 비례하며 측정위치에 따라 다르다(북극 > 적도)

중력은 지구 중심에 가까운 장소일수록 크다

질량을 무게로 환산하려면 중력환산계수(gc)를 사용해야 한다

★암기법★ "무게는 중력의 크기에 비례하며 측정위치에 따라 다르다(북극 > 적도)" 지구는 적도 즉, 가로가 더 긴 모양의 타원형이다 극단적으로 생각하면 위가 눌린 타원형 찹쌀떡 모양이라고 생각하자! 지구 중심으로부터 적도까지의 거리가 상대적으로 멀고, 북극까지의 거리가 더욱 짧다 그러므로 중심에 가까울수록 중력(=무게)가 크므로 동일 물체의 무게를 측정했을 때 무게는 북극에서 측정했을 때가 더욱 크다!! * 동일 물체의 측정 무게 : 북극 > 적도

 

 

1kgf = 9.8 N = 9.8 kg m/s2 : 1kg 질량을 무게(N)로 표현한 것이 kfg

1N = kg m/s2

1dyne = g cm/s2 = 10(-3) x 10(-2) = 10(-5) N 

1J = 1kg m2/s2

1erg = 1g cm2/s2 = 10(-3) x 10(-2) x 10(-2) = 10^(-7) J

★암기법★  1N = kg m/s2 라는건 기본 암기이고 MKS 단위이다(MKS단위란 m kg s 줄임말) 여기에서 모두 작은 단위로 바꾼것이 dyne이다!! 즉 dyne은 CGS 단위(cm g s) kg -> g, m -> cm로 바꾸면 된다 그러므로 1dyne = 10^-5 N 이라는걸 외우지 않아도 알 수 있다!! 같은 맥락으로 1J = N m = 1kg m2/s2 (MKS) 인데 모두 작은 단위로 바꾸면 1erg = 10^-7J(CGS) 이라는걸 알 수 있다 ※ MKS단위, CGS 단위 구분에 대한 문제도 자주 출제되니 시험 전 확인하자!!

 

 

[기체상수]

R(기체 상수)   ★ 주로 익숙하지 않은 숫자/단위가 자주 출제(꼭 시험 전에 읽기!)

= 8.314 J / mol K = 83.14 cm3 bar / mol K

= 1.987 cal / mol K = 1.987 Btu / lbmol ºR

= 10.73 ft3 psia / lbmol ºR = 0.73 atm ft3 / lbmol ºR 

= 0.082 atm L / mol K = 0.082 atm m3 / kmol K

= 62.37 mmHg L / mol K 

= 1,545 lbf ft / lbmol ºR 

    

 

[동력(PS, HP, kW)]

 

동력은 단위시간 당 행하는 일

 

동력 비교 : kW(102) > HP(76, 마력) > PS(75)

★암기법★  동력간의 크기 비교에 대한 암기를 필요한데 kW가 가장 크다는건 대부분 알고있지만 HP, PS가 헷갈린다 쉽게 외우기 위해서는 TMI가 필요하다! 영국에서 말 1마리가 할 수 있는 일률을 HP(Horse Power)라고 만들었는데 영국은 파운드(lb), 야드를 사용해서 유럽에서는 이를 곱게 보지 않아 다시 미터(m) 단위로 만든게 PS입니다 결론적으로 외울때는 말이 더 힘이 세다고 생각하면 됩니다!! "Horse Power(HP)는 쎄니깐 76이고(75보다 크니깐) PS보다 크다!!"

 

 

kW = 102 kgf m/s (1kWh = 860 kcal/h)

HP = 76 kgf m/s

PS = 75 kgf m/s

★암기법★  1kW = 1000W  = 1000 J/s = 1000 Nm /s 이다 근데 N을 kgf로 변환해야 우리가 필요한 숫자가 나온다!! 그러므로 나누기 9.8하면 대략 100보다 큰 숫자가 나와므로 102가 나온다 1kWh = 1kW로 1시간(3600s) 일한 것이므로 이를 kcal/h로 나타내려면 s -> h, kJ -> kcal 로 바꾸면 된다!! 그러면 3600s를 곱하고 1kcal = 4.2kJ 이므로 3600 / 4는 대략 900인데 분모가 4보다 조금 크니 약 900아래 이므로 860 kcal/h가 된다!

 

 

 

 

 

더 자세한 자료들은 아래 링크에서 확인할 수 있습니다! 

https://kmong.com/self-marketing/532464/LshUjjkdwP

화공직 공기업 요약본 - 열역학, 유체역학, 반응공학등 - 크몽