열역학 Thermodynamics 5th Edition 연습문제 3-35

3-35.docx

열역학 Thermodynamics 5th Edition.

Fundamentals and Applications

-Yunus A. Cengel

-Michael A. Boles

-부준홍 김덕줄 김세웅 김수현 신세현 이교우 정우남 최경민 공역

McGraw-Hill

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문제 3-35

피스톤의 질량이 일정하고 자유롭게 움직일 수 있는 피스톤-실린더 장치의 R-134a에 열이 전달될 때,

최종 압력과 실린더 체적 변화, 엔탈피 변화를 계산한다.

가정: 피스톤과 실린더 사이의 마찰은 고려하지 않는다. 대기압과 중력 가속도는 일정하고 균일하다.

풀이: 먼저 대기압과 피스톤의 질량에 의해 실린더 내부의 R-134a에 가해지는 압력은 다음과 같이 계산된다.

(a) 피스톤은 자유로이 움직일 수 있으므로 실린더 내부의 압력은 항상 일정하다. 따라서 최종압력은 다음과 같다.

열이 가해지기 전에 부록의 온도에 대한 포화 R-134a 표 TABLE A-11을 참고하면 주어진 온도에서 포화압력은 다음과 같다.

실린더 내부의 압력은 포화압력보다 낮으므로 과열증기 상태이다. 하지만 주어진 과열증기표에는 해당 압력에 대한 상태량 값이 없으므로 ees를 참고한다.

메뉴에서 예제 EES Example Problems의 Properties, thermodynamic을 선택한 뒤

아래와 같이 상태량 계산기 Property calculator를 실행한다.

Select a fluid 탭에서 구하고자 하는 유체인 R-134a를 선택한 뒤

압력과 온도를 입력하고 계산 Calculate를 선택한다.

계산 완료 메시지 출력 후

아래와 같이 주어진 압력, 온도에서 상태 및 상태량을 알 수 있다.

따라서 가열하기 전과 후의 압력과 온도에 대한 비체적과 엔탈피는 각각 다음과 같다.

(b) 그러므로 가열 전과 후의 체적 변화는 다음과 같이 계산된다.

(c) 피스톤-실린더 장치 내의 R-134a의 엔탈피 변화는 다음과 같이 계산된다.