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피스톤-실린더 장치 내에 있는 공기가 0.3m3에서 0.1m3으로 압축… | [공조냉동기계기사 필기] 18년 2회차 기출문제 상세 페이지

1[공조냉동기계기사 필기] 18년 2회차
피스톤-실린더 장치 내에 있는 공기가 0.3m3에서 0.1m3으로 압축되었다. 압축되는 동안 압력(P)과 체적(V) 사이에 P=aV-2의 관계가 성립하며, 계수 A = 6kPaㆍm6이다. 이 과정 동안 공기가 한 일은 약 얼마인가?
1
-53.3kJ
2
-1.1kJ
3
253kJ
4
-40kJ
해설

압력이 P=aV2P=aV^{-2}로 주어질 때 일은 W=V1V2aV2dV=a(1V11V2)W=\displaystyle\int_{V_1}^{V_2}aV^{-2}\,dV=a\left(\dfrac{1}{V_1}-\dfrac{1}{V_2}\right)로 구해진다.

압축이므로 V1=0.3m3V_1=0.3\,\text{m}^3에서 V2=0.1m3V_2=0.1\,\text{m}^3로 줄어들며, a=6kPam6a=6\,\text{kPa}\cdot\text{m}^6을 대입하면 W=6(10.310.1)40kJW=6\left(\dfrac{1}{0.3}-\dfrac{1}{0.1}\right)\approx-40\,\text{kJ}가 되어, 공기가 외부로부터 일을 받은 음(-)의 값으로 계산된다.

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