모두CBT

공기의 정압비열(Cp, kJ/(kg·℃))이 다음과 같다고 가정한다. … | [공조냉동기계기사 필기] 18년 3회차 기출문제 상세 페이지

1[공조냉동기계기사 필기] 18년 3회차
공기의 정압비열(Cp, kJ/(kg·℃))이 다음과 같다고 가정한다. 이때 공기 5kg을 0℃에서 100℃까지 일정한 압력하에서 가열하는데 필요한 열량은 약 몇 kJ인가? (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

그림에 주어진 정압비열은 Cp=1.0053+0.000079t kJ/(kgC)C_p=1.0053+0.000079\,t\ \mathrm{kJ/(kg\cdot^\circ C)}온도에 따라 변하는 값이다. 따라서 평균값을 어림잡지 말고 온도 구간에 대해 적분해야 한다.

정압가열량은 Q=m0100Cpdt=m[1.0053t+0.0000792t2]0100Q=m\int_{0}^{100}C_p\,dt=m\left[1.0053\,t+\dfrac{0.000079}{2}t^{2}\right]_{0}^{100} 이므로, 괄호 안은 1.0053×100+0.0000395×1002=100.53+0.395=100.925kJ/kg1.0053\times100+0.0000395\times100^{2}=100.53+0.395=100.925\,\mathrm{kJ/kg} 이다.

공기 질량이 5kg이므로 Q=5×100.925504.6kJQ=5\times100.925\approx504.6\,\mathrm{kJ} 이다. 참고로 비열을 상수 1.00531.0053 으로만 보면 502.7kJ이 되어, 온도 항이 약 2kJ 정도를 더 보태는 셈이다.

내용에 오류가 있거나 최신 법령·기준과 다른 부분이 보이면 알려주세요. 확인 후 반영하겠습니다.