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200℃, 2MPa의 질소 5kg을 정압과정으로 체적이 1/2 이 될 … | [에너지관리기사 필기] 15년 3회차 기출문제 상세 페이지

1[에너지관리기사 필기] 15년 3회차
200℃, 2MPa의 질소 5kg을 정압과정으로 체적이 1/2 이 될 때까지 냉각하는데 필요한 열량은 약 얼마인가? (단, 질소의 비열비는 1.4, 기체상수는 0.297kJ/kgㆍK이다.)
1
-822kJ
2
-1230kJ
3
-1630kJ
4
-2450kJ
해설

정압과정에서는 VTV \propto T이므로 체적이 절반이 되면 절대온도도 절반이 된다. 초기온도 T1=200+273=473KT_1 = 200+273 = 473\,\mathrm{K}이므로 나중온도는 T2236.5KT_2 \approx 236.5\,\mathrm{K}이다.

정압비열은 cp=kk1R=1.40.4×0.2971.04kJ/kgKc_p = \dfrac{k}{k-1}R = \dfrac{1.4}{0.4} \times 0.297 \approx 1.04\,\mathrm{kJ/kg\cdot K}이며, 방출열량은 Q=mcp(T2T1)=5×1.04×(236.5473)1230kJQ = m c_p (T_2-T_1) = 5 \times 1.04 \times (236.5-473) \approx -1230\,\mathrm{kJ}로, 냉각되며 열을 방출한다.

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