300L 체적의 진공인 탱크가 25℃, 6MPa의 공기를 공급하는 관에… | [일반기계기사 필기] 20년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[일반기계기사 필기] 20년 1회차

300L 체적의 진공인 탱크가 25℃, 6MPa의 공기를 공급하는 관에 연결된다. 밸브를 열어 탱크 안의 공기 압력이 5MPa이 될 때까지 공기를 채우고 밸브를 닫았다. 이 과정이 단열이고 운동에너지와 위치에너지의 변화를 무시한다면 탱크 안의 공기의 온도(℃)는 얼마가 되는가? (단, 공기의 비열비는 1.4이다.)

1.5

25.0

84.4

144.2

해설

탱크 안의 최종 공기 온도는 약 144.2℃이다.
단열 상태에서 진공 탱크를 채우는 과정은 운동·위치에너지를 무시하면 유입 기체의 엔탈피가 탱크 안 기체의 내부에너지로 전환되는 에너지수지를 따르며, 최종온도는 공급관 온도와 비열비만으로  $T_2=kT_1$  로 정해지고 최종 압력과는 무관하다.
 $T_1=25+273=298\,\mathrm{K}$  이므로  $T_2=1.4\times298=417.2\,\mathrm{K}=144.2\,^\circ\mathrm{C}$  이다.

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