화공기사(구) 기출문제·모의고사·오답노트·자동채점

2020년06월06日 9번

[화공열역학]
1m3의 공기를 20atm로부터 100atm로 등엔트로피 공정으로 압축했을 때, 최종 상태의 용적(m3)은? (단, Cp/Cv=1.40이며, 공기는 이상기체라 가정한다.)

  • ① 0.40
  • ② 0.32
  • ③ 0.20
  • ④ 0.16
(정답률: 62%)

문제 해설

등엔트로피 공정에서는 엔트로피가 일정하므로,

S1 = S2

또한, 이상기체의 경우 등엔트로피 공정에서는 다음과 같은 식이 성립한다.

P1/T1Cv = P2/T2Cv

위 식에서 Cp/Cv = 1.40 이므로, Cv = R/(γ-1) = R/0.4 이다.

또한, P1V1 = nRT1, P2V2 = nRT2 이므로,

P1/T1Cv = P2/T2Cv 을 V2/V1으로 나타내면 다음과 같다.

V2/V1 = (P2/P1) / (T2/T1)Cv

여기에 P1 = 20atm, P2 = 100atm를 대입하면,

V2/V1 = (100/20) / (T2/T1)Cv

T2/T1 = (P2/P1)(γ-1)/γ = (100/20)0.4 = 2

따라서, V2/V1 = 5/2 이므로, V2 = (5/2)×1m3 = 2.5m3

따라서, 최종 상태의 용적은 0.32m3이 아닌 2.5m3이다.

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