증기의 속도가 빠르고, 입출구 사이의 높이 차도 존재하여 운동에너지 및… | [에너지관리기사 필기] 16년 3회차 기출문제 상세 페이지

개방시스템(정상유동)의 에너지식에서 이상적(가역·단열) 유동일 때 단위질량당 축일은 $w_s = -\int_i^e u\,dP + \dfrac{V_i^2 - V_e^2}{2} + g(z_i - z_e)$ 형태가 된다(u는 비체적).
$\int P\,du$ 는 경계가 움직이며 하는 밀폐계의 팽창일이다. 유동계에서는 유체를 밀어 넣고 밀어내는 유동일 $Pu$ 가 함께 계산에 들어가므로, $\int P\,du = [Pu] - \int u\,dP$ 관계에 의해 축일은 부호가 반대인 $-\int u\,dP$ 로 바뀐다. 따라서 $\int P\,du$ 만으로 표현한 식은 축일이 될 수 없다.
또 문제에서 속도가 빠르고 입·출구 높이 차가 있어 운동에너지와 위치에너지를 무시할 수 없다고 했으므로, 두 항이 반드시 함께 들어 있어야 한다. 압력 적분항 없이 운동·위치에너지만 있거나 반대로 적분항만 있는 식은 조건을 만족하지 못하며, $-\int u\,dP$ 에 속도항과 $g(z_i - z_e)$ 가 붙은 식이 정답이 된다.