98.1kPa, 60℃에서 질소 2.3kg, 산소 1.8kg의 기체 혼… | [에너지관리기사 필기] 18년 2회차 기출문제 상세 페이지

1[에너지관리기사 필기] 18년 2회차

98.1kPa, 60℃에서 질소 2.3kg, 산소 1.8kg의 기체 혼합물이 등엔트로피 상태로 압축되어 압력이 343kPa로 되었다. 이 때 내부에너지 변화는 약 몇 kJ인가? (단, 혼합 기체의 정적비열은 0.711kJ/(kgㆍK)이고, 비열비는 1.4이다.)

해설

혼합기체 질량은 질소 2.3kg과 산소 1.8kg을 더한 4.1kg이며, 등엔트로피(가역단열) 압축이므로 온도비는  $\dfrac{T_2}{T_1}=\left(\dfrac{P_2}{P_1}\right)^{\frac{k-1}{k}}$ 로 구해진다.
초기온도 333K(60℃), 압력비  $343/98.1\approx3.50$ , 비열비 1.4를 대입하면  $T_2/T_1\approx1.43$ 이 되어  $T_2\approx476.6\,\mathrm{K}$ , 온도 상승폭은 약 143K이다.
내부에너지 변화는  $\Delta U=mC_v\Delta T=4.1\times0.711\times143.3\approx417\,\mathrm{kJ}$ 이므로, 내부에너지는 약 417kJ만큼 증가한다.

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