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1[공조냉동기계기사 필기] 22년 1회차
공기 정압비열(CP, kJ/kg·℃)이 다음과 같을 때 공기 5kg을 0℃에서 100℃까지 일정한 압력하에서 가열하는데 필요한 열량(kJ)은 약 얼마인가? (단, 다음 식에서 t는 섭씨온도를 나타낸다.)
CP=1.0053+0.000079×tC_P=1.0053+0.000079\times t [kJ/kg·℃]
1
85.5
2
100.9
3
312.7
4
504.6
해설

그림에서 정압비열은 온도 t의 1차식 Cp=1.0053+0.000079tC_p = 1.0053 + 0.000079\,t [kJ/kg·℃]로 주어져 있다. 비열이 온도에 따라 변하므로 열량은 Q=mt1t2CpdtQ = m\int_{t_1}^{t_2} C_p\,dt적분해서 구해야 한다.

0℃에서 100℃까지 적분하면 0100(1.0053+0.000079t)dt=1.0053×100+0.0000792×1002=100.53+0.395=100.925\int_0^{100}(1.0053+0.000079t)dt = 1.0053\times100 + \frac{0.000079}{2}\times100^2 = 100.53 + 0.395 = 100.925 kJ/kg 이다.

공기 질량이 5 kg이므로 Q=5×100.925504.6Q = 5 \times 100.925 \approx 504.6 kJ 이다.

비열이 1차식이므로 평균온도 50℃의 비열 1.0053+0.000079×50=1.009251.0053+0.000079\times50 = 1.00925 kJ/kg·℃를 써서 5×1.00925×1005\times1.00925\times100으로 계산해도 같은 값이 나온다.

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