열손실이 없는 단단한 용기 안에 20℃의 헬륨 0.5kg을 15W의 전… | [에너지관리기사 필기] 20년 3회차 기출문제 상세 페이지

1[에너지관리기사 필기] 20년 3회차

열손실이 없는 단단한 용기 안에 20℃의 헬륨 0.5kg을 15W의 전열기로 20분간 가열하였다. 최종 온도(℃)는? (단, 헬륨의 정적비열은 3.116 kJ/kg·K, 정압비열은 5.193 kJ/kg·K 이다.)

23.6

27.1

31.6

39.5

해설

밀폐된 강체 용기(정적과정)이므로 전열기로 공급된 열은 모두 내부에너지 증가에 쓰이며,  $Q=15\ \mathrm{W}\times20\times60\ \mathrm{s}=18{,}000\ \mathrm{J}=18\ \mathrm{kJ}$ 이다.
정적과정의 열량은  $Q=mc_v\Delta T$ 이므로  $\Delta T=\dfrac{18}{0.5\times3.116}\approx11.6\ \mathrm{K}$ 이고, 최종온도는  $20+11.6\approx31.6\,^\circ\mathrm{C}$ 가 된다.
정적과정이므로 정압비열이 아닌 정적비열을 사용해야 함에 유의한다.

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