공기의 비중 (specific gravity, SG)

해당기체의 질량

공기질량

CO의 비중 0.968은 공기 질량의 96.8 %의미함

비중의 활용

① 밀폐(정체) 공간 : 비중에 따라 분리

가스의 비중

-액체 비중은 어떤 물질의 질량과 그것과 같은 부피인 4℃의 순수한 물의 질량비 -가스의 비중은 보통 0℃, 1기압(표준상태)인 공기의 무게에 대한 같은 부피의 기체의 무게비 - 1몰의 공기무게는 28.97g - 일산화탄소의 비중 : 28/28.97 = 0.967 연탄가스 대피요령 숙지

공기와 이산화탄소의 달리기

이산화탄소의 비중 : 44/28.97 = 1.52

공기

이산화탄소

공기와 염화비닐(VCM) 달리기

화학식 : CH2=CHCl, 분자량 62.50

VCM 기체의 비중 : 62.50/28.97 = 2.16

공기

VCM

선박내에서 톨루엔에 질식

공기중 유해물질의 비중과 후드

유효비중(Relative Density)

계산식 ( Air(%) X Air 밀도 ) + ( Vapor(%) X Vapor 밀도)

Example Problem • 공기 비중 = 1 • 사염화에틸렌 비중 = 5.7 • 사염화에틸렌 10,000 ppm = 1 %

Solution •( 0.99 X 1.0 ) + ( 0.01 X 5.7 ) = 1.047

공기의 밀도(air density)

물질의 단위부피 당 무게

기체 : g/L 또는 kg/m3

고체와 액체 : kg/L

공기의 밀도 헬륨 가스를 마시고 말을 하면 왜 목소리가 바뀔까

* 1몰의 공기무게 28.97g * S.T.P에서 1몰의 공기 부피 22.4L = 밀도는 28.97g/22.4L = 1.29kg/m3 * N.T.P(21℃)에서 1몰의 공기 부피 24.1L = 밀도는 28.97g/24.1L = 1.20kg/m3

보통공기의 경우 약 29g/㎤의 밀도를 가지고 있으며, 이때 이 공기를

통과하는 소리의 속도는 0℃에서 약 3백31m/초입니다. 동일한 온도에서

헬륨의 밀도는 4g/㎤으로 밀도가 공기보다 낮기 때문에 헬륨을 통과하는

소리의 속도는 음속의 3배 정도인 8백91m/초가 됩니다

밀도 보정

Air density = air density (표준) x d (보정계수)

D = (273 + 21 ) (P)

(273 + C ) (760)

• 밀도의 활용 - 증발되는 양 추정, 농도계산, 환기량 계산

공기밀도 보정의 예제

1기압 21℃일 때 공기 밀도는 1.2kg/m3이다.

기온 4℃이고 압력이 733mmHg인 경우 공기밀도는 ?

1) 밀도 보정계수 계산

(273+21) P d = -------- × ---- (c+273) 760 (273+21) 733 d = -------- × ---- = 1.02 (4+273) 760 2) 밀도 보정 : 1.2 ×1.02 = 1.224kg/m3

공기밀도 보정의 예제

1기압 21℃일 때 공기 밀도는 1.2kg/m3이다.

기온 21℃이고 고도가 1830m인 경우 공기밀도는 얼마인가 ?

1) 1830m 고도의 압력은 608mmHg 2) 밀도 보정계수 계산 (273+21) P d = -------- × ---- (c +273) 760 (273+21) 608 d = -------- × ---- = 0.8 (21+273) 760 3) 밀도 보정 : 1.2 ×0.8 = 0.96kg/m3

밀도 [密度, density] 비중 [比重, specific gravity]

밀도: 단위부피당 물질의 질량. 비중: 어떤 물질의 질량과, 이것과 같은 부피를 가진 표준물질의 질량과의 비 액체비중 : 에탄올 0.789; 메탄올 0.791; 염화비닐 0.98343(－20℃) 기체비중 : 분자량 ÷ 28.97 VCM 분자량이 62.5이면 비중은 ?

입자상물질(Aerosol)

공기 중 고체와 액체물질

고체 : 먼지, 스모크, 흄, 섬유

액체 ; 미스트, 포그, 스모크

환기에서 고려할 특성

크기, 무게, 공정특성

가스상물질

공기중 기체물질

가스와 증기

환기에서 고려할 특성

증기압(vapor pressure)

유효비중(effective specific gravity)

비점(끓는점)과 증기압

• 증발 액체에 열을 가하면 그 열을 흡수하여 액체표면이 기체가 되어 날아가버리는 현상 • 증기압 어떤 순수한 물질의 기체와 액체가 평형을 이루고 있을 때의 압력(equilibrium pressure) • 비등 가열 등으로 액체의 온도를 점점 높여주면 액체의 표면만 아니라 내부에서도 왕성하게 증발하는 현상 • 비점 비등이 일어나는 온도; 액체의 온도가 높아져 액체의 증기압력과 액체의 외부의 압력이 같아지는 온도

높은 산에서 밥이 잘 익지 않는 이유

물은 보통 바다의 높이에서 100'C에 끓는다. 그러나 고도가 높아질수록 기압이 낮아져서 낮은 온도에서 물이 끓기 때문에 밥이 잘 익지 않는다. 무거운 물건을 솥뚜껑 위에 올려 놓으면 솥 안의 압력을 높여서 끓는 온도를 높일 수 있으므로 밥이 잘 익는다.

압력 밥솥을 사용하면

증기압과 외부압력이 같아지는 온도 즉, 끓는점을 높여 높은 온도에서 밥을 익게 만든다

증기압에 따른 포화 농도

포화상태: 공기중 오염물질 증기농도가 최고인 상태

[예제]표준상태에서 증기압이 VCM은 2516 mmHg;

벤젠은 75 mmHg이다. 각각의 포화농도는 ?

물질의 증기압(mmHg) 포화농도(ppm) = --------------------- × 106

대기압(760mmHg)

[해답] VCM: 2516/760×106=3,310,526ppm 벤젠: 75/760×106=98,684ppm

증기압의 중요성

증기압 높은 물질

증발이 잘 되어 공기 중 높은 농도 형성되어 노출이 커짐

유해물질 관리, 환기장치의 설치. 작업방법 등을 결정할 수 있음

역학조사에서 극단적인 노출을 가정

기타 화학물질의 물리화학적 성질

Aniline 0.68 3.22 2 ppm (skin) Carbon disulfide 260 2.67 10 ppm (skin) Vinyl chloride 2580 2.15 1 ppm (A1) 2,4-TDI 0.025 6.00 0.005 ppm Note: VP = vapor pressure in mmHg; MW = molecular weight, Source: NIOSH POCKET GUIDE TO CHEMICAL HAZARDS

Chemical VP (20°C) MW/Mwair

TLV-TWA

Vapor Hazard Index - 선택기준

Cvp-saturated (CR, concetration ratio) = VP / 대기압 • 예) 물, 20C = 20/760 X 1,000,000 = 26,316 ppm (by Vol)

Vapor Hazard Index (VHI) = Cvp-saturated / TLV (both in ppm) 유기용제 선택 기준으로 활용

화학공장에서 유기용제 선택

Example Problem • A 유기용제 : TLV=100 ppm, VP=30 mmHg • B 유기용제 : TLV=350 ppm, VP=110 mmHg • 작업장내 대기압 760 mmHg

Solution • A 유기용제 : Cvp = 30/760 X 1,000,000 = 39.474 ppm VHI = 39,474/100 = 394.74 • B 유기용제 : Cvp = 110/760 X 1,000,000 = 144,737 ppm VHI = 144,737/350 = 413.53 • 독성이 강한 A 유기용제 사용 권고

유해인자의 농도

화학적 유해인자 농도 단위

mg/m3 : 무게농도

ppm : part per million으로 mL/m3

%(percent) : 안전에서 주로 사용

섬유수/mL : 석면, 유리섬유

생물학적유해인자 농도 단위

CFU/ml

입자상물질 중 먼지, 금속 등은 무게농도(mg/m3)로만 나타냄

가스상물질 : 무게농도(mg/m3)와 부피농도(ppm 또는 mL/m3 )로 나타낼 수 있음

유해인자의 농도

부피농도와 무게농도의 변환

• 무게농도(mg/m3)와 부피농도(ppm 또는 mL/m3 )에서 분자만 다름

• 무게와 부피를 상호변환

• 유해물질의 g분자량(무게)이 증발했을 때 차지하는 공기부피

입자상 물질

미스트: 공기중에 부유하고 있는 미세한 액체 입자 (입경5∼100㎛); 염산, 크롬산, 질산, 황산 분진: 연마, 분쇄 등의 기계적 작용에 의하여 발생되어 공기중에 부유하고 있는 고체 미립자 (입경 1∼100㎛정도) 흄: 용융금속의 표면에서 발생하는 미립자가 공기중에서 응고, 화학변화를 일으켜 공기중에 부유하는 고체 미립자 (입경0.1∼1㎛정도)

국소배기 활용

기체상 물질

가스 - 상온, 상압(25℃, 1기압)에서 기체인 물질 - 임계온도가 25℃ 이하 - 염소, 염화비닐, 탄화수소, 암모니아, 일산화탄소, 염화수소, 포스겐, 포름알데히드 증기 - 상온, 상압(25℃, 1기압)에서 액체 또는 고체 - 임계온도가 25℃ 이상 - 물질이 증기압에 따라 휘발 또는 승화하여 기체

국소배기,전체환기 활용 가능