환경기능사 자격증,
필기시험 대비를 위한 요약
기초 물리, 화학 단위 정리
길이 단위(meter) 변환
길이의 단위가 변환될 때에는 10^3으로 늘어난다(예를들면 mm에서 m로 늘어 날때) 마찬가지로 길이 단위가 줄어들 때에는 10^-3으로 줄어든다. (cm는 별개이다)
1nm(나노미터) X 10^3 = 1um
1um(마이크로미터) X 10^3 = 1mm (1um = 0.001mm, 1mm = 1000um)이란 뜻이다.
1mm X 10^1 = 1cm
1cm X 10^2 = 1m
1mm X 10^3 =1m
1m X 10^3 = 1km
1km X 10^3 = 1Mm(메가 미터), 이후에는 기가미터(Gm), 테라 미터(Tm)로 표기한다.
길이단위와 마찬가지로 커질 때는 10^3으로 늘어난다. 용량을 나타내는 액체 부피를 나타내는 cc와 공간 부피를 나타내는 cm3과의 관계도 잘 이해해야 한다. kL(킬로리터) 보다 큰 단위는 대문자로 표시한다. 메가 리터(ML), 기가 리터(GL), 테라리터(TL)로 표기한다.
1uL X 1000(10^3) = 1mL (1uL = 0.001mL, 1mL = 1000uL)이란 뜻이다.
1mL X 10^3 = 1L
1L X 10^3 = 1kL
1mL X 10^6 = 1kL
1cc = 1 mL = 1cm3
1000cc = 1000ml = 1L = 10cm3
1,000,000ml = 1kL =1m3
** 부피는 세제곱을 사용하기에
1cm3의 와 1m3은 차이는 10^6 차이가 된다.
면적은 1cm2과 1m2은 10^4 차이가 나고
길이는 1cm와 1m는 10^2 차이가 난다.
1ug X 1000 = 1mg (1ug = 0.001mg, 1mg = 1000ug)이란 뜻이다.
1mg X 10^3 = 1g
1g X 10^3 = 1kg
1kg X 10^3 =1 ton(Mg, 메가 그램)
** 9/5 = 1.8을 기억하자
섭씨 => 화씨, (9/5) X ℃ + 32 = ℉,
1.8 X ℃ + 32 =℉
화씨=> 섭씨, (℉ - 32) X (5/9) =℃ ,
=> 섭씨, (℉ - 32) / (9/5) = ℃,
(℉ - 32) / 1.8 =℃
캘빈, K = 273 + ℃
란씨, ºR = 460 + ℉
**9/5로 계산하든 1.8로 계산하든 기억하기 편한 대로 기억하면 된다. 이도 저도 어려우면 "18C32"로 기억하자. 1.8을 ℃에 곱하고 32를 더해주면 ℉가 된다. 반대로의 변환은 약간만 응응하면 된다. 반대로 F=18C32를 응용해서 ℉에서 32를 빼주고 1.8을 나눠주면 ℃ 된다.
18C32는 다른 것도 알려준다. 화씨는 섭씨온도로 환산하면 화씨 1도당에 섭씨 1.8℃가 차이가 난다. 섭씨 0도는 화씨 32도임을 알려주고, 섭씨가 영하로 내려가도 일부구간에서의 화씨는 여전히 영상으로 표시된다.
실제로 물이 어는 점은
0℃ 와 32℉이다.
그리고 273K, 492ºR에 물이 언다.
역시 인문학으로 풀어놓으니 읽기가 쉽다. 아래 계산 예시를 참고로 익혀주자. 화씨와 섭씨 그리고 절대온도 K 정도만 기억해 두시면 환경기능사 자격증 시험에 도움이 될겁니다.
0℉ = (0-32)/1.8 = -17.7℃
0℃ = 1.8 X 0 +32 = 32℉
5℃ = 1.8 X 5 +32 = 41℉
41℉ = (41-32)/1.8 = 5℃
5℃ = 273 + 5 = 278K
41℉ = 460+ 41 = 501ºR
5℃ = 41℉ = 278K = 501ºR
40℃ = 104℉ = 313K = 564ºR
** 화씨(℉)
1708년, 얼음이 녹는 온도를 32℉, 물이 끓는 온도를 212℉로 하고 그 사이를 180등분 해서 1℉로 정함. 그래서 0℃는 32℉이고, 100℃는 212℉이다.
** 섭씨(℃)
1742년 : 1 기압(1 atm)에서의 물의 어는점을 0도, 끓는점을 100도로 하고 100 등분하여 1℃로 정함.
** 캘빈 온도(Kelvin), 절대온도
이상 기체의 엔트로피 S와 엔탈피 H가 모두 최저점이 된 상태를 으로 정의, 는 273.15K에 해당한다. 단위는 켈빈()으로 degree 표시를 붙이지 않는다. 명칭은 이를 연구한 켈빈 남작에서 따왔다.
** 란씨 온도(Rankine)
단위는 °R 또는 °Ra로 표기한다. 절대온도를 0으로 하는 점에서 켈빈과 같지만, 섭씨와 달리, 1도의 간격을 화씨와 동일 간격으로 한다. 스코틀랜드의 물리학자인 윌리엄 존 맥콘 랭킨의 이름을 따 만들어졌다.
출처 : 이글은 CC-BY-SA 3.0에 따라 공개된 배포되는 위키백과 문서 를 사용합니다.
몰농도, Molarity(mol/L) 구하기
1몰 - 탄소(12 g) 원자의 물질량으로 정의된다. 몰농도는 용액 1L에 녹아 있는 용질의 몰수이다. 몰농도는 몰수와 부피, 질량과 부피로부터 계산할 수 있다. 각각의 계산은 약간의 변환이 필요하다. (Liter 단위가 매우매우 중요하다.)
기본 공식은 용질의 물질량을 n, 용액의 부피를 V, 몰농도 c 라고 할 때,
c = n/V
몰농도(M) = 용질의 몰수(mol)/용액의 부피(L)
■ 문제 : NaOH 0.5M, 3L 수용액의 몰농도는?
0.5M/3L , 1L로 변환해야 한다.
= 0.16mol/1L
■ 문제 : 31.6(g)의 과망간산칼륨(KMnO4)을 물 5.2리터(L)에 녹여 만든 용액의 몰농도는?
용질의 질량으로부터 용질의 몰수를 구한다.
과망간산칼륨의 분자량(1몰), 158g/1mol,
31.6g 일 때는 = 2.5 /158 = 0.2mol (0.2M)
몰농도는 0.2mol/5.2L = 0.0384mol/L
■ 문제 : 0.04mol/L의 NaOH 용액을 mg/L로 환산하라
NaOH의 분자량은 23+16+ 1 = 40g/mol
1M의 분자량이 40g이니까, 0.04M의 분자량은 1.6g이다.
몰농도가 0.04 mol/L 이니까 중량으로(mg) 환산하면,
1.6g/L = 1600mg/1L, (1g =1000mg)
계산문제 연습은 여기로
노르말 농도, N(eq/L)
용액 1L에 녹아 있는 용질 당량(eq)의 무게수
노르말 농도는 어떤 용액에서 용질의 농도를 말하기도 한다. 한 용액의 노르말 농도는 그 용액 1 리터당 용질 당량 무게의 수를 말한다.
몰랄 농도(Molality)
b(또는 m)은 용매 1 kg 당 용질의 양(몰수)을 말한다. (용액의 질량이 기준이 아니다.) 온도에 따라 부피가 변하면 몰농도도 따라서 변하므로 측정에 어려움이 있다. 어는점 내림이나 끓는점 오름을 측정할 때 사용한다.
ppm(parts per million) 백만분율 변환
백만분율이라고 한다. (백분율은 100%) 백만분율은 수를 1,000,000과의 비로 나타내는 표기방법으로
1ppm은 백만분의 1이라는 뜻이다.
농도를 나타낼 때 용액 1kg에 들어있는 용질의 mg수(mg/kg)를 나타낸다.
용액의 밀도가 1kg/L과 근사한 경우에는 용액 1L에 들어있는 용질의 mg수(mg/L)를 나타내기도 한다.
수질오염도, 대기오염도 등의 미량 성분의 농도를 나타낼 때 사용된다.
1mg / L = 1mg/kg = 1ml/m3
1g / 1kL
10^-4(%)
이 말은 ppm값을 10,000으로 나누면 백분율(%)로 변환할 수 있다.
■ 문제 : 공기 중의 메탄의 농도 365ppm은 몇% 인가?,
ppm을 %로 간단히 환산하면,
ppm 은 백만분율, %는 백분율 , 차이는 10,000이다.
ppm /10,000 하면 %가 되고
% X 10,000 하면 ppm이 된다.
1ppm = 1 / 10,000 = 0.0001%
1% = 1 X 10,000 = 10,000ppm
365ppm = 0.000365
0.000365 X 100 = 0.0365% 으로 계산해야 하지만
365ppm = 365 /10,000 = 0.0365%
0.0365% = 0.0365 X 10,000 = 365ppm
■문제 : 하천의 염소이온 농도 1.2ppm은 1톤의 물에 1.2g의 염소이온이 존재한다는 것이다. 이것을 L로 표시하라,
1.2ppm = 1.2g /1 ton
= 1.2g /1,000L (1ton = 1,000L)
= 1200mg / 1,000L
= 1.2mg/1L
이것은 1.2mg의 염소이온이 물 1L에 들어 있는 수치와 같다.
** 단위변환에 주의해야한다.
계산문제 연습은 여기로
파스칼이라고 하며 단위면적에 대하여 작용하는 힘을 말하는데 그 압력에 대한 단위이다. 1 파스칼은 단위 면적당 1N(N/m2)의 힘이 작용할 때의 압력에 해당한다. 프랑스의 수학자 블레즈 파스칼의 이름을 땄다. 압력의 단위는 필요에따라 여러 단위를 사용한다.
100 Pa = 1 hPa
1 헥토파스칼 (hPa)= 100 Pa = 1 mbar
1 킬로파스칼 (kPa)= 1,000 Pa = 10 hPa
기압(atm)
압력의 단위 중 하나로, 해수면 근처에서 잰 대기압을 기준으로 한다.
1atm = 101,325 Pa, = 101,325 N/m2 (Pa = N/m2 으로 표시된.)
1atm = 760 mmHg
1atm = 10,332mmH2O (1mmH20 = 9.8 Pa)
1atm = 1,013mbar( 1mbar = 100 Pa)
1 mmHg는 1 토르 (Torr)라고도 하는데, 1 Torr는 0°C에서의 수은기둥(수은주) 1mm의 압력을 나타낸다. 1mmHG는 압력 133.32Pa(N/m2)와 같다.
1 mmH2O는 수직으로 장치된 유리관의 물기둥(수주) 1mm의 압력을 말한다. 1mmH2O는 압력 9.8Pa (N/m2)와 같다. 9.8N은 1kg의 힘과 같다. 즉, 물기둥 1mm를 올리는데 필요한 힘은 9.8N/m2, 1kp(1kg의 힘)/m2 이 된다.
** 1m2(평방미터)에 대한 9.8N의 힘이니까, 실제 측정하는 유리관의 밑 면적이 1m2는 아니기에 물기둥(수주) 1mm에 작용하는 힘은 무척 작다.
| 구분 | kg | gr | LBS | Newton |
| 1 N | 0.102kg | 102 gr | 0.2248 lbf | 1 N |
| 1 kg(kp) | 1kg | 1000 gr | 2.20 lbf | 9.806 N |
| 1 gr | 0.001kg | 1 gr | 0.002 lbf | 0.0098 N |
| 1 lbf | 0.453 kg | 453 gr | 1blf | 4.448 N |
N : Newton(Nutun, 뉴턴)은 1kg의 질량을 갖는 물체를 1m/sec2 만큼 가속시키는 데에 필요한 힘으로 정의된다. 기본 단위로 kg·m/s^2이다.
1kg = 9.80665 N의 무게를 갖는다.
1N = 102gr의 무게를 갖는다.
출처 : 이사진은 CC-BY-SA3.0에 따라 공개 배포되는 위키백과 문서 를 사용합니다.
환경기능사 자격증 시험 문제를 위한 공부치고는 너무 어렵다. 어려운 물리, 화학 문제의 시작이지만 차근차근 알아가야 할 것 같습니다. 공식을 외우기가 너무 힘들다. 숫자들이 머리 아프다.
▲▼▲
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