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1[에너지관리기사 필기] 20년 2회차
1kg의 이상기체(Cp=1.0kJ/kg·K, Cv=0.71kJ/kg·K)가 가역단열과정으로 P1=1Mpa, V1=0.6[m3]에서 P2=100KPa으로 변한다. 가역단열과정 후 이 기체의 부피 V2와 온도 T2는 각각 얼마인가?
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V2=2.24m3, T2=1000K
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V2=3.08m3, T2=1000K
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V2=2.24m3, T2=1060K
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V2=3.08m3, T2=1060K
해설

이상기체의 비열비는 k=Cp/Cv=1.0/0.71≈1.41k=C_p/C_v=1.0/0.71\approx1.41이고, 가역단열과정에서는 P1V1k=P2V2kP_1V_1^{k}=P_2V_2^{k}가 성립한다.

이를 풀면 V2=V1(P1P2)1/k=0.6×(1000100)1/1.41≈3.08 m3V_2=V_1\left(\dfrac{P_1}{P_2}\right)^{1/k}=0.6\times\left(\dfrac{1000}{100}\right)^{1/1.41}\approx3.08\,\mathrm{m^3}이다.

기체상수는 R=Cp−Cv=0.29 kJ/kg⋅KR=C_p-C_v=0.29\,\mathrm{kJ/kg\cdot K}이므로 T1=P1V1mR≈2069 KT_1=\dfrac{P_1V_1}{mR}\approx2069\,\mathrm{K}이고, T2=T1(P2P1)(k−1)/k≈1060 KT_2=T_1\left(\dfrac{P_2}{P_1}\right)^{(k-1)/k}\approx1060\,\mathrm{K}이 된다.

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