피스톤 실린더로 구성된 용기안에 300kPa, 100℃ 상태의 CO2가… | [공조냉동기계기사 필기] 15년 3회차 기출문제 상세 페이지

1[공조냉동기계기사 필기] 15년 3회차

피스톤 실린더로 구성된 용기안에 300kPa, 100℃ 상태의 CO₂가 0.2m³ 들어 있다. 이 기체를 “PV^1.2 = 일정”인 관계가 만족되도록 피스톤 위에 추를 더해가며 온도가 200℃가 될 때까지 압축하였다. 이 과정 동안 기체가 한 일을 구하면? (단, CO₂의 기체상수는 0.189kJ/kgㆍK이다.)

-20kJ

-60kJ

-80kJ

-120kJ

해설

이상기체 상태방정식으로 초기 질량을 구하면  $m=\dfrac{P_1V_1}{RT_1}=\dfrac{300\times0.2}{0.189\times373}\approx0.851\,kg$ 이다.
폴리트로프 과정에서 계가 하는 일은  $W=\dfrac{mR(T_1-T_2)}{n-1}$ 이며,  $T_1=373K, T_2=473K, n=1.2$ 를 대입하면  $W=\dfrac{0.851\times0.189\times(373-473)}{0.2}\approx-80\,kJ$ 가 된다.
음의 부호는 압축으로 인해 외부에서 기체로 일이 가해졌음을 나타낸다.

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