표준상태 공기- 부피를 무게로 단위 환산 하는 방법

결과부터 말씀드리면 표준상태 공기의 부피를 무게로 단위 환산하면1㎥=1.2kg 이 됩니다. 구하는 방법은 조금 복잡할 수는 있지만 알아두면 다른 기체나 유체에 대해서는 쉽게 구할 수 있기 때문에 알아두시기 바랍니다.

 

표준상태란?

표준상태의 공기는 온도 20°C에 절대 압력에 상대습도 75%를 말합니다.

• 온도 : 20°C
• 절대압력 : 760mmHg=1.033kg/㎠=1.033x10^4 kgf/㎡
• 상대습도 : 75%

 

비중량

먼저 표준상태의 공기에 대하여 비중량을 구해보도록 하겠습니다.

• p=ρRT  (압력=비중량 xRx온도)
• ρ=p/RT

 즉, 표준상태의 공기의 비중량은 아래와 같습니다.

• 압력 = 1.033x10^4 kgf/㎡
• R = 29.27 kgf m/kg K
• T = 273x20=293K
• ρ = 1.2045 kg/㎥

  부피 x 비중량 = 중량 이므로,

1㎥ x 1.2045 kg/㎥ = 1.2045kg

즉, 공기의 부피 1㎥의 중량은 1.2045kg이지만물은 비중량이 1g/c㎥(=1000kg/㎥)이기 때문에  11㎥일 때의 중량은 1000kg이다.

이처럼 물질을 부피에서 무게로 환산할 때는 그 물질의 비중량이 절대적인 변수가 됩니다. 아래 표와 같이 여러 가지 물질에 대한 비중량을 정리해 두었으니 부피에서 무게를 구하는데 도움이 되실 거라 봅니다. 예를 들어 납의 경우 비중이 11.4g/c㎥(=11400kg/㎥) 이므로 (부피 x 비중량 = 중량)의 식에 대입하면 1㎥의 납은 11.4 ton이 되는 것입니다. 당연한 상식이지만 물보다 납이 더 무겁다고 추상적으로만 인지하고 있었지만 이렇게 생각해보면 물보다 납이 약 11.4배 더 무겁다고 생각하는 것이 좀 더 공학적인 접근이 되겠네요

증명하는 식은 어렵고 복잡하다고 생각할 수 있지만 구하는 식으로 통해 우리는 물질이 비중량에 따라 동일한 부피임에도 불구하고 다른 중량을 가진다는 사실만 알아두면 됩니다. 결국은 위의 표에서 누군가가 구해놓은 비중 값을 통해 우리는 물질에 대한 중량을 쉽게 구할 수 있습니다.