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분자량이 32kg/kmol인 이상기체 2kg을 체적을 고정한 채 20℃… | [소방설비기사(기계) 필기] 25년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[소방설비기사(기계) 필기] 25년 1회차

분자량이 32kg/kmol인 이상기체 2kg을 체적을 고정한 채 20℃에서 80℃까지 데우는 데 78kJ이 소요되었다. 이 기체의 정압비열[kJ/kg·K]은 약 얼마인가?

1

0.390.39

2

0.650.65

3

0.910.91

4

8.968.96

해설

부피를 붙들어 둔 채 데웠으니 공급열은 모두 내부에너지로 갔고 Q=mCvΔTQ=mC_{v}\Delta T 가 성립한다.
온도차가 80−20=60 K80-20=60\,\text{K} 이므로 Cv=782×60=0.65 kJ/kg⋅KC_{v}=\dfrac{78}{2\times 60}=0.65\ \text{kJ/kg}\cdot\text{K} 다.
분자량이 32이니 이 기체의 기체상수는 R=8.31432=0.26 kJ/kg⋅KR=\dfrac{8.314}{32}=0.26\ \text{kJ/kg}\cdot\text{K} 이고,
Cp−Cv=RC_{p}-C_{v}=R 이라는 관계에서 Cp=0.65+0.26=0.91 kJ/kg⋅KC_{p}=0.65+0.26=0.91\ \text{kJ/kg}\cdot\text{K} 를 얻는다.

거꾸로 Cp=0.91C_{p}=0.91 에서 Cv=0.91−0.26=0.65C_{v}=0.91-0.26=0.65 , Q=2×0.65×60=78 kJQ=2\times 0.65\times 60=78\,\text{kJ} 로 조건이 되살아나므로 값이 맞다.

정적비열을 그대로 답하면 0.65, 기체상수를 빼 버리면 0.39, 8.314를 분자량으로 나누지 않고 더하면 8.96 이 된다.

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