2013년09월28일 32번

[열역학]
15Nm³의 공기가 동일한 압력으로 0℃에서 100℃로 되었다면 엔탈피 변화량은 약 몇 kJ인가? (단, 공기의 기체 상수는 0.287kJ/kg·K. 정압비열은 1.0kJ/kg·K로 한다.)

① 1530kJ
② 1940kJ
③ 4660kJ
④ 10440kJ

(정답률: 47%)

문제 해설

먼저, 공기의 질량을 구해야 합니다. 이를 위해서는 공기의 부피와 밀도를 알아야 합니다.

15Nm^3의 공기는 15,000리터의 공기입니다. 이를 0℃에서의 기압과 0℃에서의 공기 밀도를 이용하여 계산하면 다음과 같습니다.

P = 1 atm = 101.325 kPa
ρ = P / (R_air * T) = 101.325 / (0.287 * 273.15) = 1.293 kg/m^3

따라서, 15,000리터의 공기는 19.395kg의 공기입니다.

이제, 엔탈피 변화량을 계산할 수 있습니다. 엔탈피 변화량은 다음과 같이 계산됩니다.

ΔH = m * cp * ΔT

여기서, m은 공기의 질량, cp는 정압비열, ΔT는 온도 변화량입니다. 이 문제에서는 0℃에서 100℃로 상승하므로 ΔT는 100℃입니다.

따라서,

ΔH = 19.395kg * 1.0kJ/kg·K * 100K = 1,939.5kJ

이므로, 가장 가까운 정답은 "1940kJ"입니다.

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