¶ 지식 정보
¶ 수증기압
수증기의 부분 압력이다.
단위는 주로 을 사용한다.
압력의 단위 은 '헥토파스칼'로 읽는다.
¶ 현재 수증기압
¶ 포화 수증기압
특정 온도에서 공기가 최대로 가질 수 있는 수증기압이다.
포화 수증기압은 온도에 의해서만 결정되며, 온도가 높을수록 포화 수증기압이 커진다.
현재 수증기압이 포화 수증기압보다 커지려 하면, 초과한 만큼의 수증기가 응결해 물방울이 되어 현재 수증기압은 포화 수증기압과 같아진다.
¶ 불포화 상태
¶ 포화 상태
¶ 습도
공기 중 수증기의 양을 나타내는 값이다.
습도가 높을수록 공기 중 수증기의 양이 많으며, 습도에는 상대 습도와 절대 습도가 있다.
¶ 상대 습도
¶ 절대 습도
단위 부피에 포함된 수증기의 질량이다.
단위는 주로 을 사용한다.
¶ 높이에 따른 기압
높이가 높아질수록 위쪽에 위치한 공기의 무게가 줄어들어 기압이 낮아진다.
¶ 공기 덩어리의 단열 변화
공기 덩어리가 외부와 열 교환 없이 상승 또는 하강할 때 기압 변화에 의한 부피 변화로 인해 공기 덩어리 내부의 온도가 변한다.
-
공기 덩어리의 단열 팽창:
공기 덩어리가 상승하면 주위 기압이 낮아지므로 공기 덩어리가 팽창하면서 내부 에너지가 감소하여 온도가 낮아진다. -
공기 덩어리의 단열 압축:
공기 덩어리가 하강하면 주위 기압이 높아지므로 공기 덩어리가 압축되면서 내부 에너지가 증가하여 온도가 높아진다.
¶ 단열 감률
단열 변화에 의해 높이에 따라 공기 덩어리의 온도가 변하는 비율이다.
¶ 건조 단열 감률
불포화 상태인 공기 덩어리가 단열 변화할 때의 온도 변화율이다.
불포화 상태인 공기 덩어리가 상승할 때마다 공기 덩어리의 온도가 약 씩 낮아지고,
반대로 하강할 때마다 공기 덩어리의 온도가 약 씩 높아지므로
건조 단열 감률은 약 이다.
¶ 습윤 단열 감률
포화 상태인 공기 덩어리가 단열 변화할 때의 온도 변화율이다.
포화 상태인 공기 덩어리가 상승할 때마다 공기 덩어리의 온도가 약 씩 낮아지므로
습윤 단열 감률은 약 이다.
¶ 이슬점
공기가 냉각되어 포화 상태에 도달하는 시점의 온도이다.
단위는 주로 를 사용한다.
불포화 상태의 공기 덩어리의 온도는 이슬점보다 높고, 포화 상태의 공기 덩어리의 온도는 이슬점과 같다.
¶ 이슬점 감률
공기 덩어리가 상승 또는 하강할 때의 이슬점 변화율이다.
불포화 상태인 공기 덩어리의 이슬점 감률은 약 이고,
포화 상태인 공기 덩어리의 이슬점 감률은 약 이다.
불포화 상태의 공기 덩어리가 상승하여 단열 팽창할 때, 건조 단열 감률(약 )이 이슬점 감률(약 )보다 크므로
공기 덩어리의 온도가 이슬점보다 더 빠르게 낮아져 공기 덩어리는 포화 상태에 도달한다.
포화 상태에 도달한 이후 공기 덩어리가 상승하여 포화 수증기압이 낮아질 때,
남는 수증기는 응결해 물방울이 되므로 이슬점 감률과 습윤 단열 감률은 같아진다.
¶ 시뮬레이션
¶ 적용 문항
¶ 1번 문항
¶ 2번 문항
정답: $5$
ㄱ. 불포화 상태의 공기 덩어리가 상승하여 단열 팽창할 때, 건조 단열 감률이 이슬점 감률보다 크므로
공기 덩어리의 온도가 이슬점보다 더 빠르게 낮아져 공기 덩어리는 포화 상태에 도달한다.
그러므로 높이 에 도달하기 전까지 공기 덩어리는 불포화 상태이며,
불포화 상태인 공기 덩어리가 상승할 때마다 공기 덩어리의 온도가 씩 낮아진다.
공기 덩어리가 만큼 상승하는 동안 온도가 만큼 낮아졌으므로 ,
는 이다. (O)
ㄴ. 이슬점은 공기가 냉각되어 포화 상태에 도달하는 시점의 온도이므로
높이 에서 이슬점은 공기 덩어리의 온도와 같은 이다.
불포화 상태인 공기 덩어리의 이슬점 감률은 이므로
공기 덩어리가 상승할 때마다 이슬점은 씩 낮아진다.
그러므로 높이 에서 공기 덩어리의 이슬점은 높이 에서의 이슬점보다 높은 이다. (O)
ㄷ. 포화 상태인 공기 덩어리가 상승할 때마다 공기 덩어리의 온도가 씩 낮아지므로
높이 에 위치한 포화 상태인 공기 덩어리가 상승하여 에 도달했을 때 온도는 이다. (O)
따라서 정답은 번이다.