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300L 체적의 진공인 탱크가 25℃, 6MPa의 공기를 공급하는 관에… | [공조냉동기계기사 필기] 17년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[공조냉동기계기사 필기] 17년 1회차
300L 체적의 진공인 탱크가 25℃, 6MPa의 공기를 공급하는 관에 연결된다. 밸브를 열어 탱크 안의 공기 압력이 5MPa이 될 때까지 공기를 채우고 밸브를 닫았다. 이 과정이 단열이고 운동에너지와 위치에너지의 변화는 무시해도 좋을 경우에 탱크 안의 공기의 온도는 약 몇 ℃가 되는가? (단, 공기의 비열비는 1.4이다.)
1
1.5℃
2
25℃
3
84.4℃
4
144.3℃
해설

진공 탱크에 배관을 통해 기체를 채우는 단열 충전 과정은 운동·위치에너지를 무시하면 에너지식이 u2=h1u_2 = h_1로 정리되며, 이상기체의 경우 T2=k×T1T_2 = k \times T_1의 관계가 성립한다.

공급관의 온도 T1=25+273.15=298.15T_1 = 25 + 273.15 = 298.15K, 비열비 k=1.4k=1.4를 대입하면 T2=1.4×298.15417.4T_2 = 1.4 \times 298.15 \approx 417.4K이 되고, 이를 섭씨로 환산하면 약 144.3144.3℃로 계산된다.

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