2019년08월04일 34번
[기계열역학] 800kPa, 350℃의 수증기를 200kPa로 교축한다. 이 과정에 대하여 운동 에너지의 변화를 무시할 수 있다고 할 때 이 수증기의 Joule-Thomson 계수(K/kPa)는 얼마인가? (단, 교축 후의 온도는 344℃이다.)
- ① 0.005
- ② 0.01
- ③ 0.02
- ④ 0.03
(정답률: 22%)
문제 해설
Joule-Thomson 계수는 다음과 같이 정의된다.
K = (dT/dP)H
여기서 dT는 온도 변화량, dP는 압력 변화량, H는 엔탈피를 나타낸다.
이 문제에서는 운동 에너지의 변화를 무시할 수 있다고 했으므로, 엔탈피는 일정하다고 가정할 수 있다. 따라서 Joule-Thomson 계수는 다음과 같이 간단하게 표현할 수 있다.
K = (dT/dP) * (1/H)
교축 과정에서는 압력이 감소하고 온도도 감소하므로, dT/dP는 양수이다. 따라서 Joule-Thomson 계수는 양수이다.
또한, 엔탈피는 일정하므로, H는 분모에서 상쇄된다. 따라서 Joule-Thomson 계수는 dT/dP와 같다.
dT/dP는 다음과 같이 구할 수 있다.
(dT/dP) = (344 - 350) / (200 - 800) = 0.01
따라서, Joule-Thomson 계수는 0.01이다.
K = (dT/dP)H
여기서 dT는 온도 변화량, dP는 압력 변화량, H는 엔탈피를 나타낸다.
이 문제에서는 운동 에너지의 변화를 무시할 수 있다고 했으므로, 엔탈피는 일정하다고 가정할 수 있다. 따라서 Joule-Thomson 계수는 다음과 같이 간단하게 표현할 수 있다.
K = (dT/dP) * (1/H)
교축 과정에서는 압력이 감소하고 온도도 감소하므로, dT/dP는 양수이다. 따라서 Joule-Thomson 계수는 양수이다.
또한, 엔탈피는 일정하므로, H는 분모에서 상쇄된다. 따라서 Joule-Thomson 계수는 dT/dP와 같다.
dT/dP는 다음과 같이 구할 수 있다.
(dT/dP) = (344 - 350) / (200 - 800) = 0.01
따라서, Joule-Thomson 계수는 0.01이다.
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