Chapter 1 Air and Water
1.1 Atmospheric Air
Atmospheric air is a mixture of gases, with prevalence of nitrogen (78 % in volume) and oxygen (21 %) and a limited presence of argon and rare gases (1 %). As regards the purposes of this book, the distinction between these gases making up atmospheric air is not important, and indeed these can be described as a single gas with related properties. The presence of water vapour in the air, in vastly varying proportions, is however a very important factor, as even if this proportion does not exceed a few percent, water vapour plays a significant role in the level of comfort, in terms of temperature and humidity, and in the quality of various industrial processes. Other minor components are also significant, for example carbon dioxide and ozone: these nonetheless fall outside of the scope of this book. Mention should also be made of the presence of impurities (atmospheric and dust particles), mainly in more polluted urban environments.
Molecular mass is a very useful value in quantitative assessments of air. The molecular mass of a substance is the ratio between the mass of one molecule of the substance and a unit of atomic mass equal to 1/12 of the isotope carbon 12 (12C). Quite often the similar concept of molecular weight is referred to, yet this, however, depends on the force of gravitational attraction. One kg mole is the amount of a substance that weighs, in kilograms, as much as the numerically equivalent atomic weight of that substance. Using the example of the most common isotope of carbon (12C), one kg mole is equal to 12 kg of carbon. In reality, the presence in small percentages of other isotopes (13 and 14) means that one kg mole of carbon is more precisely equal to 12.01115 kg. In technical evaluations of carbon, as for other substances, extreme precision is not required in the estimation of the various isotopes, and we can settle for rounded integer values of the molecular weights. In this way, for oxygen, whose atomic weight is 16, the molecular weight (the molecule is made up of two atoms) is 32, and thus one kg mole is equal to 32 kg of oxygen (the value precise would be 31.9988).
제1장 공기와 물
1.1 대기
대기는 다양한 기체의 혼합물로서 질소가 78%로 가장 많이 차지하고, 산소 21%, 기타 아르곤과 희귀 가스 1%로 구성되어 있다. 이 책의 목적과 관련해서 대기의 구성요소인 이러한 기체들을 구별하는 것은 중요하지 않다. 이러한 기체들은 서로 연관성을 지닌 단일가스이기 때문이다. 하지만 매우 다양한 비율로 존재하는 대기 내 수증기는 비록 얼마 안 되는 비율이라 할지라도 수증기 자체가 쾌적한 환경, 온도와 습도 및 산업 공정의 질적인 측면에서 중요한 역할을 하기 때문에 매우 중요하다. 다른 소량의 희귀 원소들, 즉 이산화탄소나 오존 역시 중요하지만 이 책에서는 다루지 않고 있다. 다만, 주로 오염된 도시환경에서 볼 수 있는 대기나 먼지 입자와 같은 불순물은 다루지 않을 수 없다.
분자질량은 공기의 양적 평가에 매우 유용하다. 물질의 분자질량은 물질 한 분자의 질량과 동위원소인 탄소 12(12C)의 질량의 1/12과 같은 한 단위의 원자질량 간의 비율이다. 이와 유사한 분자량 개념이 자주 언급되기도 하는데 이것은 중력의 세기와 관련되어 있다. 1kg mole은 킬로그램으로 환산한 특정 물질의 양으로서 수적으로 이 물질의 당량 원자량만큼 무게가 나간다. 가장 일반적인 탄소 동위원소(12C)의 예를 이용하자면 1kg mole은 탄소 12kg과 같다. 실제로 다른 동위원소들(13과 14)이 작은 비율로 존재한다는 것은 좀 더 정확하게 표현하자면 탄소 1kg mole이 12.01115kg과 같다는 것을 의미한다. 다른 물질의 경우에서처럼 탄소의 기술적 측정에 있어서는 다양한 동위원소의 측정에서 극도의 정밀성이 요구되지 않기 때문에 분자량의 대략적인 정수 값으로 만족할 수 있다. 이런 식으로 원자량이 16인 산소의 경우 분자량(두 개의 원자로 구성됨)이 32이므로 1kg mole은 산소 32kg(정확한 값은 31.9988)과 같다.
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