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1[건설기계설비기사 필기] 17년 2회차

체적이 0.1m³인 용기 안에 압력 1MPa, 온도 250℃의 공기가 들어있다. 정적과정을 거쳐 압력이 0.35MPa로 될 때 이 용기에서 일어난 열전달 과정으로 옳은 것은? (단, 공기의 기체상수는 0.287kJ/(kg·K), 정압비열은 1.0035kJ/(kg·K), 정적비열은 0.7165kJ/(kg·K)이다.)

약 162kJ의 열이 용기에서 나간다.

약 162kJ의 열이 용기로 들어간다.

약 227kJ의 열이 용기에서 나간다.

약 227kJ의 열이 용기로 들어간다.

해설

정적과정에서는  $V$ 가 일정하므로 이상기체 상태식으로 질량과 최종 온도를 구한 뒤  $Q=mC_v\Delta T$ 로 열전달량을 계산한다.
 $m=\dfrac{P_1V}{RT_1}=\dfrac{1000\times0.1}{0.287\times523}\approx0.666\,\mathrm{kg}$ 이고, 압력이  $0.35\,\mathrm{MPa}$ 로 낮아지면  $T_2=T_1\times\dfrac{P_2}{P_1}\approx183\,\mathrm{K}$ 로 온도가 크게 떨어진다.
 $Q=mC_v\Delta T\approx0.666\times0.7165\times(183-523)\approx-162\,\mathrm{kJ}$ 로, 음(-)의 부호는 약 162kJ의 열이 용기에서 빠져나감을 뜻한다.

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