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1[일반기계기사 필기] 20년 1회차
피스톤-실린더 장치에 들어있는 100kPa, 27℃의 공기가 600kPa까지 가역단열과정으로 압축된다. 비열비가 1.4로 일정하다면 이 과정동안에 공기가 받은 일(kJ/kg)은? (단, 공기의 기체상수는 0.287kJ/(kgㆍK)이다.)
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263.6
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171.8
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143.5
4
116.9
해설

가역단열 압축 과정에서 공기가 받은 일은 약 143.5kJ/kg이다.

단열과정의 온도 관계식 T2=T1(P2P1)k−1kT_2=T_1\left(\dfrac{P_2}{P_1}\right)^{\frac{k-1}{k}} 에 T1=300 KT_1=300\,\mathrm{K}, 압력비 6, k=1.4k=1.4 를 대입하면 T2≈500 KT_2\approx500\,\mathrm{K} 이다.

밀폐계 단열압축이므로 받은 일은 내부에너지 증가와 같고, cv=Rk−1=0.2870.4=0.7175 kJ/(kg⋅K)c_v=\dfrac{R}{k-1}=\dfrac{0.287}{0.4}=0.7175\,\mathrm{kJ/(kg\cdot K)} 이므로 w=cv(T2−T1)=0.7175×200≈143.5 kJ/kgw=c_v(T_2-T_1)=0.7175\times200\approx143.5\,\mathrm{kJ/kg} 이다.

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