질소 1.36[kg]이 압력 600[kPa]하에서 팽창하여 체적이 0.01[m 3 ] 증가하였다. 팽창과정에서 20[kJ]의 열이 공급되었고 최종 온도가 93[℃]이었다면 초기 온도는 약 몇 [℃] 인가? (단, 정적비열은 0.74[kJ/kgㆍ℃] 이다.)

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1[가스기능장 필기] 20년 2회차

질소 1.36[kg]이 압력 600[kPa]하에서 팽창하여 체적이 0.01[m³] 증가하였다. 팽창과정에서 20[kJ]의 열이 공급되었고 최종 온도가 93[℃]이었다면 초기 온도는 약 몇 [℃] 인가? (단, 정적비열은 0.74[kJ/kgㆍ℃] 이다.)

해설

정압 팽창에서 계가 한 일은  $W=P\Delta V=600\times 0.01=6\ \mathrm{kJ}$  이므로, 열역학 제1법칙으로 내부에너지 증가는 14 kJ이다.
 $\Delta T=\dfrac{\Delta U}{mC_v}=\dfrac{14}{1.36\times 0.74}\fallingdotseq 13.9\ ^\circ\mathrm{C}$ 
 $T_1=93-13.9\fallingdotseq 79\ ^\circ\mathrm{C}$ 
공급열 20 kJ 가운데 6 kJ이 팽창일로 빠져나가고 나머지가 온도를 올렸으므로 초기 온도는 약 79℃이다.

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