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1[에너지관리산업기사 필기] 16년 3회차
온도 27℃, 최초 압력 100kPa인 공기 3kg을 가역단열적으로 1000kPa까지 압축하고자 할 때 압축일의 값은? (단, 공기의 비열비 및 기체상수는 각각 K=1.4, R=0.287kJ/kgㆍK이다.)
1
200kJ
2
300kJ
3
500kJ
4
600kJ
해설

가역단열과정에서 최종온도는 T2=T1(P2P1)k1kT_2 = T_1\left(\dfrac{P_2}{P_1}\right)^{\frac{k-1}{k}}로 구한다. T1=27+273=300KT_1=27+273=300\,\mathrm{K}, P2/P1=10P_2/P_1=10, k=1.4k=1.4를 대입하면 T2300×100.286579KT_2\approx300\times10^{0.286}\approx579\,\mathrm{K}이다.

단열과정의 일은 W=mR(T1T2)k1W=\dfrac{mR(T_1-T_2)}{k-1}로 구해지며, m=3kgm=3\,\mathrm{kg}, R=0.287kJ/(kgK)R=0.287\,\mathrm{kJ/(kg\cdot K)}를 대입하면 W3×0.287×(300579)0.4601kJW\approx\dfrac{3\times0.287\times(300-579)}{0.4}\approx-601\,\mathrm{kJ}이다. 음(−)의 부호는 기체가 일을 받는(압축되는) 것을 뜻하므로, 압축에 소요된 일의 크기는 약 600kJ이다.

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