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1[공조냉동기계기사 필기] 17년 3회차

3kg의 공기가 들어있는 실린더가 있다. 이 공기가 200kPa, 10˚C인 상태에서 600kPa이될 때까지 압축할 때 공기가 한 일은 약 몇 kJ인가? (단, 이 과정은 폴리트로프 변화로서 폴리트로프 지수는 1.3이다. 또한 공기의 기체상수는 0.287kJ/(kgㆍK)이다.)

-285

-235

해설

폴리트로프 과정에서 기체가 하는 일은  $W = \dfrac{mR(T_1 - T_2)}{n-1}$ 로 구할 수 있다.
먼저 압축 후 온도를 구하면  $T_2 = T_1 \left(\dfrac{P_2}{P_1}\right)^{\frac{n-1}{n}} = 283 \times 3^{0.3/1.3} \approx 364.7\ \text{K}$ 이다 (여기서  $T_1 = 283\ \text{K}$ ).
이를 대입하면  $W = \dfrac{3 \times 0.287 \times (283 - 364.7)}{1.3 - 1} \approx -235\ \text{kJ}$ 로, 압축 과정이므로 공기가 한 일은 음수(외부에서 일을 받음)로 나온다.

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