2020. 5. 8. 15:47

가상실험 - 포화수증기량 곡선 - 이미 하다가 이곳으로 왔겠지?

http://sciencej1.cafe24.com/html5/savapor/savapor1_2.html

 

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그럼 지금부터 자세한 설명을 한번 해볼까?

 

포화수증기량곡선과 상대습도가 어렵다고, 정말? 이건 정말 쉬운건데

선생님 설명을 한번 들어볼까?

 

포화수증기량(교실의 의자갯수=최대한 들어올 수 있는 학생수)라고 생각하고

실제수증기량(실제 학생수)라고 생각해 보자.

 

중요한 것은 2가지다

온도를 알면 우리교실의 포화수증기량(최대한 들어올 수 있는 학생수=교실에 놓여 있는 의자수)을 알 수 있고
실제 수증기량(실제 들어와 있는 학생수)을 알면 우리교실의 이슬점(온도)을 알 수 있다.

 

자! 그럼 쉽게 접근해 볼까?

 

교실문에 적혀 있는 온도만큼 학생이 교실에 최대한 들어갈 수 있다고 가정하자.

그럼 포화수증기량 곡선은 직선이 되겠지!

 

예를 들어

1반 교실 온도가 20도라면 최대 몇명 들어갈 수 있지? ( 20명요 )
2반 교실 온도가 30도라면 최대 몇명 들어갈 수 있지? ( 30명요 )
우리 3반 교실 온도가 40도라면 최대 몇명 들어갈 수 있지? ( 40명요 )

 

 

이런식으로 각 교실에 온도를 알면 그 교실에 몇명이 들어갈 수 있는지를 알 수 있지. 이게 포화수증기량이야.

(포화수증기량은 온도를 보고 최대한 포함할 수 있는 수증기량을 알 수 있는 거야. )

단 이때 주의할 점은, 온도를 보고 최대한 들어올 수 있는 인원이 몇명인지 알 수 있다는 거지. 실제 들어와 있는 학생이 몇명인지를 알아내는 건 아니라는 거야

 

자. 그럼 모든 교실에 학생이 30명씩 들어가 있다고 가정해 보자.

그럼 온도가 40도인 우리교실안은 어떤 모습일까?

(온도가 40도 이니까 의자가 40개 있다는 거지. 그런데 30명이 들어있으니 아직 10명이 더 들어올 수 있다)

그럼 몇% 들어와 있는 거지? (75%)

그래 그게 상대습도야 최대한 들어올 수 있는 양과 실제로 들어와 있는 양을 비교해서 %를 내면 되지

 

그렇다면 온도가 20도인 1반 교실에는 어떤 일이 생길까?

(20명은 들어가지만 10명은 들어갈 수 없으니 나와야 해)

그럼 상대습도는? 즉 최대한 들어갈 수 있는 인원(의자수)과 실제로 들어가 있는 인원을 비교해 봐 (100%요)

나머지 10명은 못 들어갔으니 어떻게 될까?(교실밖으로 나와야 하지 않을까?)

그렇지 교실밖으로 나오거나 아니면 교실 의자에 앉지 못하고 유리창인나 주변벽에 달라 붙게 될거야. 그럼 수증기 상태로 존재하지 못하고 물방울로 바뀌게 되지

 

온도가 30도인 2반 교실은? (의자 30개 학생 30명이니가 습도 100% 겠네요)

그렇지

 

즉 교실 온도를 알면 그 교실에 최대한 몇명이 들어갈 수 있는지(포화수증기량)를 알 수 있다는 거지

 

그렇다면 온도가 40도인 교실안에 실제로 몇명이 들어와 앉아 있는지 어떻게 알 수 있을까? 우리는 교실안을 들여다 볼 수 없고 우리가 아는 거라곤 현재 교실온도가 40도라는 것만 알고 있지.

이건 이슬점(온도)을 알아내는 문제야. 이슬점이라는 것은 상대습도가 100%가 되서 수증기가 물방울로 변하기 시작하는 온도라고 생각하면 되.

 

(우선 아는걸 가지고 유추해 보면 교실온도가 40도니까 최대한 들어갈 수 있는 인원이 40명이겠네요)

그렇지 그런데 우리가 알고 싶은건 이슬점(온도)이야. 즉 상대습도가 100%가 되는 온도를 알고 싶은 거지

교실안에 몇명이 들어있는지 알 수는 없지만 교실의 온도를 서서히 내리게 되면 어떤 일이 생길까?

(교실안에 들어갈 수 있는 인원이 점점 줄어 드니까 어느 순간에 학생들이 꽉 차게 되고 결국은 밖으로 나오는 학생이 생기겠네요)

그래 학생이 꽉 차는 순간. 즉 습도가 100%가 되는 순간, 벽에 물방울이 생기기 시작하는 순간, 이순간 온도가 이슬점이라는 걸 알 수 있어. 이슬점 온도를 알면 실제 들어와 있는 학생수를 알 수 있지

예를 들어 이슬점 온도가 20도 였다면, 우리는 교실안에 실제로 20명이 있다는 걸 알 수 있지.

 

만약 1,2,3 반 교실의 학생이 30명이라면 교실의 온도와 상관없이 이슬점은 모두 30도가 되

재미있는 점은 현재 교실의 온도가 몇도인지와는 상관이 없다는 거야. 즉 이슬점을 알면 현재 교실안에 들어있는 학생수를 알 수 있다는 거지.

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자 그럼 문제를 내보지

현재 교실온도 30도 실제 들어와 있는 학생은 20명이라고 가정했을때 상대습도를 100%로 만드는 방법은?

(학생수를 10명 늘려 주거나, 아니면 교실 온도를 20도로 내리면 되겠지요.)

그렇지

만약 교실온도를 10도로 내리면?

(학생이 10명 밖에 못들어가니까 나머지 10명은 물방울로 응결하겠네요)

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너희가 지금 하고 있는 작업을 온도와 포화수증기량, 이슬점과 실제수증기량에 적용하면

포화수증기량 곡선과 상대습도까지 쉽게 이해할 수 있단다.

 

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이제 실제 세계로 가볼까? 실제는 온도에 따른 포화수증기량이 일정하게 증가하지 않아. 10도에 최대 10명이 들어올 수 있다고 해서 20도에 최대 20명이 들어올 수 있는 건 아니야. 그래서 과학자들이 실제 온도에 따라 최대한 들어올 수 있는 수증기양을 그래프로 만들어 두었지. 찾아보기 쉽게. 그것이 포화수증기량 곡선이야.

이제 우리는 온도를 알면 포화 수증기량 곡선을 보고, 수증기가 최대 몇 g 이 들어올 수 있는지 확인할 수 있단다.

위 그림과 같은 상황이라면 현재온도는 25도 그럼 포화수증기량은 20g/Kg 현재 실제 수증기량은 10g 이라는 걸 알 수 있지. 포화상태를 만들고 싶으면 온도를 이슬점 온도인 12도까지 내리던가 아니면 수증기를 약 10g 정도 더 공급해 주면 되겠지. ^^

 

가상실험에서

온도를 변화시키면서 무엇이 변하는지 살펴보고

실제 수증기량을 변화시키면서 무엇이 변하는지도 살펴보면 되

그리고 이슬점은 어떻게 알 수 있는지. 온도를 올리거나 내리면 습도는 어떻게 변하는지도 확인해 보면 좋겠다.

Posted by 민서아빠(과학사랑)

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  1. 이창우 2020.08.18 15:31  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    위에 포화수증기량 모델이 참 이해하는데 편하게 만들어져 있네요. 혹시 포화수증기압관련하여 블로그나 유투브에 포스팅하는데 저 모델을 사용해도 될까요?

  2. 이창우 2020.08.19 17:08  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    네 감사합니다. 잘 사용하겠습니다.