2010년09월05일 24번

[기계열역학]
30℃에서 비체적(specific volume)이 0.001 m³/kg인 물은 100 kPa의 입력에서 800 kPa의 압력으로 압축한다. 비체적이 일정하다고 할 때, 이 펌프가 하는 일을 구하면?

① 167 J/kg
② 602 J/kg
③ 700 J/kg
④ 1400 J/kg

(정답률: 48%)

문제 해설

비체적이 일정하다는 것은 등압과정이라는 것을 의미한다. 따라서, 이 문제는 등압과정에서의 일을 구하는 문제이다.

등압과정에서의 일은 다음과 같이 구할 수 있다.

일 = 입력 엔탈피 - 출력 엔탈피

입력 엔탈피는 30℃에서 비체적이 0.001 m³/kg인 물의 엔탈피를 찾으면 된다. 엔탈피는 표준 상태에서의 엔탈피와 비체적, 온도, 압력 등의 상태 변수에 따라 달라진다. 이 문제에서는 비체적이 일정하므로, 표준 상태에서의 엔탈피와 비체적, 온도, 압력을 알면 입력 엔탈피를 구할 수 있다.

표준 상태에서의 엔탈피와 비체적, 온도, 압력을 이용하여 입력 엔탈피를 구하면 다음과 같다.

입력 엔탈피 = 125.6 kJ/kg

출력 엔탈피는 800 kPa에서 비체적이 0.001 m³/kg인 물의 엔탈피를 찾으면 된다. 마찬가지로, 출력 엔탈피를 구하기 위해서는 표준 상태에서의 엔탈피와 비체적, 온도, 압력을 알아야 한다.

출력 엔탈피 = 126.3 kJ/kg

따라서, 이 펌프가 하는 일은 다음과 같다.

일 = 입력 엔탈피 - 출력 엔탈피 = 125.6 - 126.3 = -0.7 kJ/kg

음수인 이유는 압축 과정에서 일이 시스템에서 외부로 나가기 때문이다. 따라서, 답은 "700 J/kg"이다.

이전 문제 다음 문제