열역학 Thermodynamics 5th Edition 연습문제 4-121
나의 풀이/열역학 2017. 10. 10. 02:23 |
열역학 4-121.docx열역학 Thermodynamics 5th Edition.
Fundamentals and Applications
-Yunus A. Cengel
-Michael A. Boles
-부준홍 김덕줄 김세웅 김수현 신세현 이교우 정우남 최경민 공역
McGraw-Hill
문제 4-121
밤 열량계(Bomb Calorimeter)의 반응실(Combustion Chamber) 속에 식품 표본을 연소하여 식품의 에너지 함량을 측정할 때,
식품의 에너지 함량을 계산한다.
가정: 식품 표본은 완전히 연소되며 연소 과정에서 발생한 열은 모두 물로 전달된다.
즉, 밤 열량계 전체의 열손실은 없으며 반응실에 저장된 에너지와 물 교반기에 공급된 에너지는 없다.
물의 온도는 항상 균일하고 물의 밀도와 비열은 균일하고 일정하다.
풀이: 밤 열량계(Bomb Calorimeter) 전체를 계로 선택하면 계의 에너지 평형은 다음과 같다.
물의 비열은 부록의 TABLE A-3을 참고하여 아래와 같이 일정하다.
그러므로 식품 표본이 연소하면서 물에 전달된 열량은 다음과 같이 계산된다.
이때 식품은 2g을 연소하여 얻어진 에너지이므로 식품의 에너지 함량은 아래와 같다.
반응실에 저장된 열에너지를 위에서 고려하지 않았지만 이로 인한 오차를 추정하기 위해 반응실에 저장된 열에너지를 고려한다.
반응실의 벽이나 기타 부수적인 구조물에 대한 열전달은 고려하지 않는다.
또한 반응실 내의 공기 온도는 물의 온도와 항상 같다고 가정하며 공기의 체적은 일정하게 유지된다.
따라서 반응실에 저장된 열에너지는 공기에 저장된 열에너지와 같으므로 반응실에 저장된 열에너지는 아래와 같이 계산된다.
반응실 안의 공기는 물에 비해 양과 비열이 작기 때문에 반응실 내부의 공기로 열절달이 매우 작다.
따라서 물로 전달된 에너지에 비해 매우 작기 때문에 그 오차가 미비하다.
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