증기압
투명한 내압용기를 진공으로 하여 액상의 액화석유가스를 넣어 일정온도에서 밀폐시키면 액체의 일부는 기화되고, 어느 정도 압력에 이르면 더 이상 기화가 일어나지 않게 된다. 이때 액체 상태로 유지하고 있는 압력을 증기압 또는 포화 증기압이라고 하며, 동일성분․동일온도라면 용기에 들어있는 액체의 양과 관계없이 압력은 일정하게 유지된다.
When a transparent pressure vessel is vacuumed and filled with liquefied petroleum gas and sealed at a certain temperature, some of the liquid vaporizes, and when a certain pressure is reached, no more vaporization occurs. The pressure that is maintained in the liquid state at this time is called the vapor pressure or saturated vapor pressure, and if the composition and temperature are the same, the pressure remains constant regardless of the amount of liquid in the vessel.
증기압은 액체의 종류와 온도에 따라 다르며, 같은 물질일 경우 온도가 일정하다면 용기에 들어있는 액체의 양과 관계없이 압력은 일정하게 된다.
※ 증기압의 원리
뚜껑이 없는 용기에 액상의 액화석유가스를 넣으면 액상의 증기압은 증발하기 시작하게 되어 분자가 대기 중으로 날아가 버린 액상의 액화석유가스는 용기에 남아있지 않게 된다. 그러나 뚜껑이 있는 용기에 액상의 액화석유가스를 넣고 온도를 일정하게 유지하면 액체상태의 액화석유가스가 일부 증발하여 기체가 되어 용기 내의 공간을 채우고 일정한 압력을 갖게 된다.
If liquid liquefied petroleum gas is put into an open container, the vapor pressure of the liquid begins to evaporate, and the molecules fly away into the atmosphere, leaving no liquid liquefied petroleum gas in the container. However, if liquid liquefied petroleum gas is put into a container with a lid and the temperature is kept constant, some of the liquid liquefied petroleum gas evaporates and becomes a gas, filling the space inside the container and creating a constant pressure.
용기내의 액화석유가스압력은 결국 이 가스가 갖는 압력이며 이 압력이 상부로부터 액면을 눌러 액체상태의 액화석유가스는 더 이상 증발하지 못하고 그대로 액체상태를 유지하게 된다.
용기밸브를 열어 용기 내 상부공간을 채우고 있는 가스의 일부를 사용하면, 그 공간부분의 가스양이 감소하기 때문에 압력이 낮아진다. 그 결과 액면에 가해지는 압력도 감소되어 액체상태의 액화석유가스는 다시 증발하여 가스를 발생하게 된다. 용기밸브를 닫으면 가스가 증가하여 압력이 상승하고 결국 증발이 정지되어 일정한 압력을 유지하게 된다.
When the container valve is opened and some of the gas filling the upper space in the container is used, the amount of gas in that space decreases, so the pressure decreases. As a result, the pressure applied to the liquid surface also decreases, so the liquefied petroleum gas in a liquid state evaporates again and generates gas. When the container valve is closed, the gas increases, the pressure rises, and eventually evaporation stops, maintaining a constant pressure.
액화가스의 부피팽창
모든 물질은 온도가 높아지면 부피가 커지고 반대로 온도가 내려가면 부피가 작아진다. 고체의 경우 증감하는 부피의 크기 작지만 액체나 기체의 경우는 증감하는 부피의 크기가 크다.
일반적으로 모든 물질이 위의 법칙에 따르지만, 한가지 예외 물질이 있다. 물은 0℃에서 4℃까지 온도가 상승하게 되면 반대로 그 부피가 작아지고, 4℃를 넘어 온도가 높아지면 그 부피는 커지게 된다.
All substances increase in volume when the temperature rises, and conversely, decrease in volume when the temperature falls. In the case of solids, the increase and decrease in volume is small, but in the case of liquids and gases, the increase and decrease in volume is large.
In general, all substances follow the above law, but there is one exception. Water, on the contrary, decreases in volume when the temperature rises from 0℃ to 4℃, and increases in volume when the temperature rises above 4℃.
※ 증발잠열
가스의 경우 빠른 속도로 소비하게 되면 용기의 표면에 이슬이 맺히게 된다. 이것은 가스가 증발(기화 : 액체에서 기체로 됨)하면서 주위로부터 열을 빼앗아 액체상태에서 기체상태로 상변화 하는데 필요한 열을 용기에서 빼앗기 때문이다. 이렇게 물질의 상태변화에 사용되는 열을 잠열이라 하며, 액체에서 기체로 변화하는 데 필요한 열을 기화열 또는 증발잠열이라고 한다.
In the case of gas, if consumed at a high rate, dew forms on the surface of the container. This is because the gas takes heat from the surroundings as it evaporates (vaporizes: changes from liquid to gas), and takes the heat required to change from a liquid state to a gas state from the container. The heat used for this change in the state of a substance is called latent heat, and the heat required to change from a liquid to a gas is called the heat of vaporization or latent heat of vaporization.
실생활에서 쉽게 예를 들어보면, 더운 여름에 뜰에 물을 뿌리면 시원하게 되는 것과 같은 현상이며, 용기 표면에 이슬이 맺히는 것은 더운 여름날 컵의 표면에 이슬이 맺히는 것과 같은 현상이다.
액화 프로판 1kg은 증발하면서 주위로부터 102 kcal의 열을 빼앗아 가게 되는데 이것을 프로판의 증발잠열이라고 한다.
가스별 특성
공업용 또는 일상생활에 사용되고 있는 가스는 여러 종류이며, 근래에 와서 과학의 발달과 더불어 급속히 증가하고 있다. 이러한 가스들은 거의 화학공업을 통해서 제조되고 있으며, 그 용도는 첨단기술의 발달과 함께 일반적으로 사용해온 가스와 더불어 사용되는 분야의 폭이 넓어지고 있다.
There are many types of gases used for industrial or daily life purposes, and their number has been increasing rapidly in recent years along with the development of science. These gases are mostly manufactured through the chemical industry, and their use is expanding along with the development of advanced technology, along with the fields in which they are used, along with the gases that have been commonly used.
특히 LNG(Liquefied Natural Gas : 액화천연가스)와 LPG(Liquefied Petroleum Gas : 액화석유가스)는 우리들의 일상생활에서 주연료로 급부상하였고 그에 따른 사고 및 재해의 범위 또한 일반 가정에까지 미치게 되었다. 가스는 압력이 높은 상태에서 사용되므로 사고의 위험을 항상 안고 있으며 고압가스를 취급하는 사람은 자기가 취급하는 가스에 대해서 성질과 용도 등을 철저히 숙지함으로써 사고와 재해의 예방을 도모함과 동시에 재해가 발생하지 않도록 하여야 하므로 화재조사 시 공급자 및 사용자의 의무사항 준수여부도 확인하여야 한다.
In particular, LNG (Liquefied Natural Gas) and LPG (Liquefied Petroleum Gas) have rapidly emerged as major fuels in our daily lives, and the scope of accidents and disasters resulting from them has also spread to ordinary households. Since gas is used under high pressure, there is always a risk of accidents, and anyone handling high-pressure gas must thoroughly understand the properties and uses of the gas they handle, and in order to prevent accidents and disasters, they must also check whether the obligations of suppliers and users are being met during fire investigations.
본 단원에서는 각 가스의 성질․용도․폭발성․인화성 및 인체에 미치는 영향 등을 중점적으로 설명하였으며, 최근에 사용이 늘어나고 있는 맹독성 희귀 가스에 대해서도 간단히 설명하였다.