일반기계기사 기출문제·모의고사·오답노트·자동채점

2012년05월20일 31번

[기계열역학]
어떤 발명가가 태양열 집열판에서 나오는 77℃의 온수에서 1 kW의 열을 받아 동력을 생성하는 열기관을 고안하였다고 주장한다. 이러한 열기관이 생성할 수 있는 최대 출력은? (단, 주위 공기의 온도는 27℃라고 가정한다.)

  • ① 1000 W
  • ② 649 W
  • ③ 333 W
  • ④ 143 W
(정답률: 43%)

문제 해설

이 문제는 카르노 열기관의 효율식을 이용하여 풀 수 있다.

카르노 열기관의 효율식은 다음과 같다.

η = 1 - T2/T1

여기서, T1은 열기관에서 받는 열의 온도, T2는 열기관에서 내보내는 열의 온도이다.

주어진 문제에서 T1은 77℃ + 273 = 350K, T2는 27℃ + 273 = 300K이다.

따라서, 열기관의 효율은 다음과 같다.

η = 1 - 300/350 = 0.143

즉, 열기관은 받은 1 kW의 열 중 14.3%만을 동력으로 변환할 수 있다.

따라서, 최대 출력은 1 kW x 0.143 = 143 W가 된다.
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