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1[에너지관리기사 필기] 20년 3회차
2kg, 30℃인 이상기체가 100kPa에서 300kPa 까지 가역 단열과정으로 압축되었다며 최종온도(℃)는? (단, 이 기체의 정적비열은 750 J/kg·K, 정압비열은 1000 J/kg·K 이다.)
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해설

비열비는 k=cpcv=1000750=43k=\dfrac{c_p}{c_v}=\dfrac{1000}{750}=\dfrac{4}{3}이므로, 가역단열(등엔트로피) 압축 과정에서는 T2T1=(P2P1)k−1k\dfrac{T_2}{T_1}=\left(\dfrac{P_2}{P_1}\right)^{\frac{k-1}{k}} 관계가 성립한다.

지수는 k−1k=1/34/3=0.25\dfrac{k-1}{k}=\dfrac{1/3}{4/3}=0.25이고 압력비는 P2P1=300100=3\dfrac{P_2}{P_1}=\dfrac{300}{100}=3이므로, T2=(30+273)×30.25≈303×1.316≈399 KT_2=(30+273)\times 3^{0.25}\approx303\times1.316\approx399\ \mathrm{K}이다.

따라서 최종온도는 399−273≈126 ∘C399-273\approx126\,^\circ\mathrm{C}이며, 반드시 절대온도로 환산해 계산해야 함에 유의한다.

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