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소방/소방학개론

소방학개론2

by 민간인김대희 2022. 11. 6.
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샤를의 법칙 또는 게이뤼삭의 법칙이란 샤를은 일정량의 기체는 부피가 일정하면 그 압력이 기체의 온도와 비례한다는 사실, 즉 기체의 온도가 상승하면 압력이 커진다는 사실을 발견하였다. 이름 샤를의 법칙 또는 게이뤼삭의 법칙이라 한다. 열전도란 물체 간의 직접적인 접촉을 통해서 열이 전달되는 현상이다. 즉, 열전도는 열에너지가 물질의 이동을 수반하지 않고 고온 부에서 저온 부로 연속적으로 전달되는 현상을 말하며, 주로 교체 내부에서 일어난다. 열전도의 메커니즘 기체는 분자 충돌이나 확신 등에 의하여 열에너지를 전달한다. 액체는 분자 충돌이나 확산 등에 의하여 열에너지를 전달한다. 고체는 분자 간의 진동, 자유전자의 이동 등에 의하여 열에너지를 전달한다. 분자 간의 진동 등에 의하여 열에너지를 전달한다. 열전도도 물질마다 열을 전달하는 정도가 다른 것은 각각 물질에 따라 열전도의 작용원리가 다르기 때문이다. 이것을 수치로 나타낸 것을 그 물질의 열전도도라 한다. 푸리에의 법칙 열전도 현상을 설명하는 법칙을 열전도의 법칙 또는 푸리에의 법칙이라고 한다. 두 물체 사이에서 단위 시간에 전도되는 열량은 두 물체의 온도 차와 접촉된 면적에 비례하고 길이에 반비례한다. 열대류란 대류는 기체나 액체와 같이 유동성이 있는 유체 내에서 일어나는 열전달 현상이다. 즉, 대류는 온도 차에 의해서 생겨난 유체의 흐름에 의해서 열이 이동하는 것을 말한다. 대류의 종류에는 자연대류 강제대류가 있다. 자연대류란 뜨거운 난로의 주위에 공기가 데워져서 부력에 의하여 모락모락 더운 공기가 상승하는 등의 방법으로 유체의 유동이 발생한 경유의 열대류를 말한다. 즉, 열전달이 이루어지는 면 부근에 있는 유체의 온도가 상승하면 밀도가 감소하기 때문에 이로 인한 부력의 작용으로 일어나는 열 이동을 말한다. 강제대류란 펌프나 송풍기와 같은 유체기계 등으로 공기나 유체를 강제적으로 유동시켜서 유체가 물체 간의 열 이동을 촉진하는 경우의 열대류를 말한다. 예를 들면, 감지기나 스프링클러 헤드의 검열부에 열전달이 화재로부터 뜨거운 연소생성물의 흐름에 노출되는 것, 자동차의 팬, 원자력 발전소의 연료 냉각장치 등이 이에 속한다. 뉴턴의 냉각법칙 어떠한 고체 표면의 온도가 일정한 온도 TW로 유지되고 이 물체의 주위 온도가 T5인 유체가 흘러갈 경우, 고체로부터 유체로 단위 시간당 전달되는 열에너지의 양 Q는 고체의 표면적 A에 비례하고 또 열전달계수 h에 비례한다. 열복사란 열전도나 대류 열전달의 경우 에너지가 매질 내를 이동하지만, 매질이 존재하지 않는 완전한 진공 내에서도 열이 이동한다. 이 경우 열은 전자기파의 형태로 전파되거나 가열된 물체 표면으로부터 전자파를 방출하는 현상을 말한다는 복사에너지는 빛과 동일한 성질을 가지며, 진행 속도는 빛의 속도와 같고 빛과 동일한 반사, 굴절의 법칙을 따른다. 연소의 정의 물질이 빛이나 열 또는 불꽃을 내면서 빠르게 산소와 결합하는 반응을 말한다. 물질이 격렬한 산화 반응을 함으로써 열과 빛을 발생하는 현상을 말한다는 연소의 화학반응식은 탄화 수소화합물은 연소하면 이산화탄소와 수증기가 생성된다. 연소 관련 충돌 이론 분자들이 반응하려면 먼저 반응하는 분자들끼리 충돌하여야만 한다는 이론이다. 이 이론은 화학반응이 일어나기 위해서는 반드시 두 입자가 충돌하여야 하며, 반응이 일어나기에 에너지를 가진 상태여야 한다는 데 기초한다. 왜냐하면 충돌할 때 입자는 원래 존재하던 결합을 끊어야 새로운 결합을 하여 생성물을 형성할 수 있기 때문이다. 이때 반응이 일어나는 데 필요한 최소한의 에너지를 활성화에너지라고 한다. 화학반응 속도론 화학반응을 일으키기 위해서는 반응물질이 충분한 에너지를 가지고 있어야 한다. 이처럼 반응을 일으키기 위하여 필요한 최소한의 에너지를 활성화 에너지라 하며, 활성화 에너지보다 큰 에너지를 가지고 있는 분자들이 충돌하면 반응이 진행된다. 반응속도에 영향을 주는 요소 농도 증가> 충돌 횟수 증가> 반응속도 증가 반응물질의 농도를 높이면 같은 부피 속에 존재하는 반응물질이 많아지므로 분자들이 만날 확률이 높아진다. 이에 따라 전체적인 충돌 횟수가 증가하기 때문에 유효 충돌 횟수 역시 증가하여 반응속도가 빨라진다. 온도 증가> 활성화 에너지 이상에 도달하는 분자 수 증가> 반응속도 증가 온도를 높이면 반응물질들의 평균적인 운동에너지가 증가한다. 따라서 활성화에너지 이상의 에너지를 갖는 분자의 수가 늘어나 반응속도가 빨라진다. 압력 증가> 충돌 횟수 증가> 반응속도 증가 압력이 증가하면 분자 수는 그대로이나 부피가 감소하므로 단위 부피 속의 분자 수가 많아져 유효 충돌 횟수가 증가하기 때문에 반응속도가 빨라진다는 표면적 증가> 충돌 횟수 증가> 반응속도 증가 반응물질의 표면적이 넓을수록 반응물질 간에 접촉할 수 있는 면적이 커져 유효 충돌 횟수가 증가하기 때문에 반응속도가 빨라진다. 정촉매 증가> 활성화 에너지 감사> 반응속도 증가 촉매는 반응의 진행 경로를 바꾸면서 활성화 에너지를 낮추는 역할을 한다. 따라서 반응을 진행할 수 있을 만큼의 에너지를 가진 분자의 수가 증가하게 되고 반응속도가 빨라진다. 또한 촉매에는 활성화 에너지를 낮춰서 반응속도를 빠르게 해주는 정촉매와 활성화 에너지를 높여서 반응속도를 느리게 해주는 부촉매가 있다. 연소의 3요소에는 가연물, 산소공급원, 점화원이 있다. 가연물은 불에 탈 수 있는 재료로서 일반적으로 고체보다는 액체가, 액체보다는 기체가 더 잘 연소한다. 산소공급원이란 일정량 이상의 산소가 있어야만 연소가 일어난다. 점화원이란 발화시키는 데 필요한 에너지를 말한다

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