4kg의 공기를 압축하는데 300kJ의 일을 소비함과 동시에 110kJ… | [일반기계기사 필기] 21년 3회차 기출문제 상세 페이지

1[일반기계기사 필기] 21년 3회차

4kg의 공기를 압축하는데 300kJ의 일을 소비함과 동시에 110kJ의 열량이 방출되었다. 공기온도가 초기에는 20˚C이었을 때 압축 후의 공기온도는 약 몇 ˚C인가? (단, 공기는 정적비열이 0.716kJ/(kg·K)으로 일정한 이상기체로 간주한다.)

78.4

71.7

93.5

86.3

해설

압축일을 받고 열을 방출한 과정의 내부에너지 변화로부터 압축 후 공기온도는 약 86.3°C이다.
기체에 가해진 일 300kJ, 방출된 열 110kJ이므로 열역학 제1법칙에서  $\Delta U=-Q_{out}+W_{in}=-110+300=190\ \mathrm{kJ}$ 이다.
 $\Delta T=\dfrac{\Delta U}{mc_v}=\dfrac{190}{4\times0.716}\approx66.3\ \mathrm{K}$ 이고,  $T_2=20+66.3\approx86.3^{\circ}\mathrm{C}$ 이다.

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