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1[일반기계기사 필기] 18년 2회차

온도 150℃, 압력 0.5MPa의 공기 0.2kg이 압력이 일정한 과정에서 원래 체적의 2배로 늘어난다. 이 과정에서의 일은 약 몇 kJ인가? (단, 공기는 기체상수가 0.287kJ/(kg∙K)인 이상기체로 가정한다.)

12.3 kJ

16.5 kJ

20.5 kJ

24.3 kJ

해설

이 과정에서 공기가 하는 일은 약 24.3 kJ이다.
초기 체적은 이상기체상태방정식으로  $V_1=\dfrac{mRT_1}{P}=\dfrac{0.2\times0.287\times423.15}{500}\approx0.0486\ \mathrm{m^3}$ 이다.
체적이 2배가 되므로  $V_2-V_1=V_1$ 이고, 정압과정에서 일은  $W=P(V_2-V_1)=500\times0.0486\approx24.3\ \mathrm{kJ}$ 로 구해진다.

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