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1[일반기계기사 필기] 19년 1회차
이상기체에 대한 다음 관계식 중 잘못된 것은? (단, Cu는 정적비열, Cp는 정압비열, u는 내부에너지, T는 온도, V는 부피, h는 엔탈피, R은 기체상수, k는 비열비이다.)
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Cp-Cu=R
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해설

정압비열은 압력을 일정하게 유지한 채 엔탈피를 온도로 미분한 값이다. 따라서 cp = (∂h/∂T)v 처럼 체적 일정 조건을 붙인 식이 잘못됐고, 바른 정의는 cp = (∂h/∂T)p이다.

나머지 관계식은 이상기체에서 모두 성립한다.

  • cv = (∂u/∂T)v — 정적비열은 내부에너지를 체적 일정 조건에서 온도로 미분한 값이므로 첨자가 맞다.
  • cp − cv = R — h = u + Pv = u + RT를 온도로 미분하면 바로 얻어지는 마이어 관계식이다.
  • cp = kR/(k−1) — k = cp/cv를 마이어 관계식에 대입해 정리한 결과이며, 같은 방법으로 cv = R/(k−1)이 된다.

이상기체에서는 u와 h가 온도만의 함수라 미분값 자체는 어떤 경로로 재도 같지만, 정의식에 쓰는 첨자(고정되는 상태량)는 정압비열이면 p, 정적비열이면 v로 정확히 구분해 써야 한다.

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