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1[7급 국가직 화공열역학] 22년 1회차

1 kW의 동력을 생산하기 위해 제작된 열기관이 있다. 600 K의 수증기를 열원으로 사용하고 300 K의 주위로 열을 버린다. 열기관의 효율을 최대치의 80 %로 운전할 때, 한 시간 동안 주위로 버리는 열량[kWh]은?

1.0

1.5

2.0

2.5

해설

카르노 효율의 80 %로 운전하면 실제 효율은 0.4이고, 한 시간 동안 버리는 열량은 1.5 kWh이다.
최대 효율:  $\eta_{max}=1-\dfrac{300}{600}=0.5$ 
실제 효율:  $\eta=0.8\times0.5=0.4$ 
흡수 열:  $\dot{Q}_H=\dfrac{1}{0.4}=2.5\ \mathrm{kW}$ 
방출 열:  $\dot{Q}_C=2.5-1=1.5\ \mathrm{kW}$  → 1시간이면  $1.5\ \mathrm{kWh}$ 
1.0 kWh는 최대 효율 0.5를 그대로 써서 구한 방출 열이다.
2.5 kWh는 방출 열이 아니라 흡수 열이다.
2.0 kWh는 최대 효율 0.5에서의 흡수 열로, 80 % 조건을 반영하지 않았다.

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