2013년09월28일 39번
[기계열역학] 피스톤-실린더 내에 공기 3kg이 있다. 공기가 200㎪, 10℃인 상태에서 600 ㎪ 이 될 때까지 “PV1.3 = 일정” 인 과정으로 압축된다. 이 과정에서 공기가 한 일은 약 몇 kJ 인가? (단, 공기의 기체상수는 0.287 kJ/kg · K 이다.)
- ① -285
- ② -235
- ③ 13
- ④ 125
(정답률: 38%)
문제 해설
주어진 상황에서 PV1.3 = 일정이므로, P1V11.3 = P2V21.3 이다. 여기서 P1 = 200 kPa, V1 = m1/ρ1 = 3/0.287/283 = 0.038 m3 (단, ρ1은 초기 상태의 공기 밀도이다.), P2 = 600 kPa 이므로 V2 = (P1V11.3/P2)1/1.3 = 0.012 m3 이다. 따라서, 압축된 일은 W = PΔV = (P2 - P1)V2 = (600 - 200) × 0.012 = 4.8 kJ 이다. 하지만, 이 문제에서 묻는 것은 공기가 한 일이므로, 이 값을 음수로 바꾸어 주어야 한다. 따라서, 공기가 한 일은 약 -4.8 kJ 이다. 이 값은 보기에서 "-235" 이므로, 이 보기가 정답이다.
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