질소 1.36[kg]이 압력 600[kPa]하에서 팽창하여 체적이 0.01[m 3 ] 증가하였다. 팽창과정에서 20[kJ]의 열이 공급되었고 최종 온도가 93[℃]이었다면 초기 온도는 약 몇 [℃] 인가? (단, 정적비열은 0.74[kJ/kgㆍ℃] 이다.)

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질소 1.36[kg]이 압력 600[kPa]하에서 팽창하여 체적이 0.… | [가스기능장 필기] 17년 2회차 기출문제 상세 페이지

1[가스기능장 필기] 17년 2회차

질소 1.36[kg]이 압력 600[kPa]하에서 팽창하여 체적이 0.01[m³] 증가하였다. 팽창과정에서 20[kJ]의 열이 공급되었고 최종 온도가 93[℃]이었다면 초기 온도는 약 몇 [℃] 인가? (단, 정적비열은 0.74[kJ/kgㆍ℃] 이다.)

해설

정압 팽창 과정으로 보고 외부에 한 일과 내부에너지 변화를 각각 구해 초기 온도를 계산한다.
일은  $W = P \Delta V = 600 \times 0.01 = 6~\mathrm{kJ}$ 이므로, 내부에너지 변화는  $\Delta U = Q - W = 20 - 6 = 14~\mathrm{kJ}$ 이다.
정적비열로 온도차를 구하면  $\Delta T = \dfrac{14}{1.36 \times 0.74} \approx 13.9^\circ\mathrm{C}$ 이고, 초기 온도는  $93 - 13.9 \approx 79^\circ\mathrm{C}$ 이다.

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