체적이 0.1m3인 용기 안에 압력 1MPa, 온도 250˚C의 공기가… | [공조냉동기계기사 필기] 17년 3회차 기출문제 상세 페이지

1[공조냉동기계기사 필기] 17년 3회차

체적이 0.1m³인 용기 안에 압력 1MPa, 온도 250˚C의 공기가 들어 있다. 정적과정을 거쳐 압력이 0.35Mpa로 될 때 이 용기에서 일어난 열전달 과정으로 옳은 것은? (단, 공기의 기체상수는 0.287kJ/(kgㆍK), 정압비열은 1.0035 kJ/(kgㆍK) 정적비열은 0.7165 kJ/(kgㆍK)이다.)

약 162kJ의 열이 용기에서 나간다.

약 162kJ의 열이 용기로 들어간다.

약 227kJ의 열이 용기에서 나간다.

약 227kJ의 열이 용기로 들어간다.

해설

정적과정이므로  $Q = \Delta U = m c_v \Delta T$ 로 계산하며, 먼저 이상기체 상태방정식으로 질량을 구하면  $m = \dfrac{PV}{RT} = \dfrac{1000 \times 0.1}{0.287 \times 523} \approx 0.666$  kg이다.
정적과정에서는 압력과 온도가 비례하므로  $T_2 = T_1 \times \dfrac{P_2}{P_1} = 523 \times \dfrac{0.35}{1} \approx 183$  K로 온도가 낮아진다.
따라서  $Q = m c_v \Delta T = 0.666 \times 0.7165 \times (183 - 523) \approx -162$  kJ로, 음(-)의 부호는 내부에너지가 감소하며 열이 용기 밖으로 빠져나감을 의미하므로 약 162kJ의 열이 용기에서 나간다.

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