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1[일반기계기사 필기] 16년 2회차
비열비가 k인 이상기체로 이루어진 시스템이 정압과정으로 부피가 2배로 팽창할 때 시스템에 한 일이 W, 시스템에 전달된 열이 Q일 때, W/Q는 얼마인가? (단, 비열은 일정하다.)
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k
2
3
4
해설
정압과정에서 W/Q = (k−1)/k 이다.
단위질량 기준으로 정압과정의 일과 열은 다음과 같다.
W = P(v2 − v1) = R(T2 − T1)
Q = Cp(T2 − T1)둘의 비를 잡으면 온도차가 약분되어 W/Q = R/Cp 만 남는다. 부피가 2배가 된다는 조건은 정압이므로 T2 = 2T1을 뜻할 뿐, 비 자체에는 영향을 주지 않는다.
R = Cp − Cv 이고 Cp = kR/(k−1) 이므로
W/Q = R ÷ { kR/(k−1) } = (k−1)/k
나머지 열 Q − W = CvΔT 는 내부에너지 증가로 들어간다.
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