열역학 Thermodynamics 5th Edition 연습문제 3-63
나의 풀이/열역학 2017. 3. 22. 15:49 |열역학 Thermodynamics 5th Edition.
Fundamentals and Applications
-Yunus A. Cengel
-Michael A. Boles
-부준홍 김덕줄 김세웅 김수현 신세현 이교우 정우남 최경민 공역
McGraw-Hill
문제 3-63
포화 물과 공기가 담겨 있는 견고한 용기에 포화 수증기로만 가득 찰 때까지 가열할 때,
용기의 체적과 최종 온도, 압력, 내부에너지 변화를 계산한다.
가정: 용기 내부의 체적은 일정하며 잘 밀폐되어 있다. 용기 내부에 있는 공기는 고려하지 않는다.
풀이: 부록의 온도에 따른 포화 물 표 Saturated water-Temperature table TABLE A-4를 참고하면
처음 상태에서 포화 물의 비체적과 내부에너지는 다음과 같다.
따라서 처음 상태에서 물의 부피는 다음과 같고,
(a) 물은 용기 체적의 25%이므로 용기의 체적은 다음과 같다.
(b) 이제 용기에 열이 가해져서 포화 수증기로만 가득 차면 비체적은 다음과 같고
포화 수증기만 있으므로 건도 x=1이 된다.
그러므로 부록의 압력에 따른 포화 물 표 Saturated water-Pressure table TABLE A-5를 참고하면 다음과 같으므로
P [kPa] |
T [℃] |
vg [m3/kg] |
ug [kJ/kg] |
21,000 |
369.83 |
0.004994 |
2233.5 |
P2 |
T2 |
0.004628 |
u2 |
22,000 |
373.71 |
0.003644 |
2092.4 |
표에 주어진 값을 이용하여 선형 보간법으로 최종 상태의 근사적인 온도와 압력, 내부에너지는 다음과 같다.
(c) 그러므로 물의 내부에너지 변화는 다음과 같이 계산된다.
추가: EES를 이용하여 더 정확한 온도, 압력, 내부에너지를 구하면 다음과 같다.
그러므로 물의 내부에너지 변화 또한 다음과 같다.
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