증기포화 결과보고서

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증기포화 고찰
이번 실험에서는 실험장비 내부의 온도를 사용해 건도를 측정해보았다. 건도는 0에서 1 사이의 값을 가지며 0이면 포화액체, 1이면 포화기체이다. 상태2의 유체는 포화기체이므로 건도는 1이 나와야 정상이다. 이번 실험에서 엔탈피를 이용하여 구한 건도는 0.9917 0.9941 1.0220 1.0225 이다. 이 결과들 중 1이 넘는 수치들은 우리가 이론적으로 납득 가능한 수치들이 아닌 것으로 판단할 수 있다. 이런 오차가 생겨난 오차의 원인을 생각해보자.
본래 건도는 순수물질의 액상과 기상이 혼합되어 있을 때 혼합상의 질량에 대한 기상의 질량비로 정의 된다. 식으로 쓰면 로 나타낼 수 있다. 하지만 이번 실험에선 질량의 비로 나타내기 보단 건도를 이용한 다른 식을 응용해서 건도를 구했다. 건도를 이용하면 혼합상의 엔탈피와 비체적을 포화액체 포화기체의 강도성 상태량을 이용하여 나타낼 수 있다. 엔탈피를 예로 들면 다음과 같이 나타낼 수 있다. 이 수식을 이용하여 건도를 엔탈피에 관해 표현하면 이다. 와 는 포화증기표에서 찾아 계산하면 되지만 는 직접 알 수 없다. 그래서 실험에서는 등엔탈피 과정을 하는 스로틀링을 이용하여 를 계산하였다. 그런데 이 조건이 맞으려면 정상상태이면서 위치에너지와 운동에너지는 무시되어야 하고 열전달과 시스템의 일도 무시해야 한다.
그래야 라서 가 된다.
그래서 라 가정했다. 상태2의 건도를 구하는 공식은 인데 이므로 이다. 실험에서 을 포화기체라 가정하고 상태1의 해당 온도에서의 엔탈피를 포화증기표에서 찾아서 계산하고, 상태2의 해당 온도에서 와 를 찾아서 계산하면 된다. 그런데 상태2는 포화기체이다. 포화기체는 건도가 1이므로 이다. 즉 상태2의 엔탈피는 해당 온도의 포화기체의 엔탈피와 같다. 그런데 상태1도 포화기체이고, 상태1의 엔탈피는 포화기체의 엔탈피 일 것이다. 하지만 상태1과 상태2의 엔탈피는 같아야 한다. 하지만 두 상태는 온도가 달라 포화기체의 엔탈피는 서로 다르다. 따라서 가정에서 오류가 있다고 생각할 수 있다.

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