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1[건설기계설비기사 필기] 21년 2회차
실린더에 밀폐된 8kg의 공기가 그림과 같이 압력 P1=800kPa, 체적 V1=0.27m3 에서 P2=350kPa, V2=0.80m3으로 직선 변화하였다. 이 과정에서 공기가 한 일은 약 몇 kJ 인가?
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해설

이 과정에서 공기가 한 일은 약 305 kJ이다.

그림의 P-V 선도에서 상태 1(P1 = 800 kPa, V1 = 0.27 m3)로부터 상태 2(P2 = 350 kPa, V2 = 0.80 m3)까지 직선으로 변하므로, 일은 그 직선 아래의 사다리꼴 면적과 같다.

따라서 W=∫V1V2P dV=P1+P22 (V2−V1)W=\int_{V_1}^{V_2} P\,dV=\dfrac{P_1+P_2}{2}\,(V_2-V_1) 이다.

대입하면 W=800+3502×(0.80−0.27)=575×0.53=304.75 kJW=\dfrac{800+350}{2}\times(0.80-0.27)=575\times 0.53=304.75\,\mathrm{kJ} 로 약 305 kJ이다. 질량 8 kg은 이 면적 계산에 쓰이지 않는 조건이며, 평균압력을 쓰지 않고 한쪽 압력만 곱하면 값이 크게 어긋난다.

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