열역학 Thermodynamics 5th Edition 연습문제 3-56

열역학 3-56.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 3-56

일정량의 물이 들어있는 피스톤 실린더 기구에 물이 모두 증발할 때까지 열이 전달될 때,

물의 질량과 최종 온도, 총 엔탈피 변화를 계산하고, 과정을 T-v 선도에 나타낸다.

가정: 피스톤-실린더 기구 내부에는 순수한 물만 들어 있다.

피스톤-실린더 내부의 압력은 일정하게 유지된다. 피스톤-실린더는 밀폐되어 있다.

풀이: 부록의 압력에 대한 포화 물 표 Saturated water-Pressure table TABLE A-5를 참고하면 주어진 압력에서 포화 온도는 다음과 같고,

따라서 압축액 상태이다. 따라서 주어진 온도 및 압력에서의 비체적은 EES를 이용하여 다음과 같이 구할 수 있다.

(a) 그러므로 물의 질량은 다음과 같다.

(b) 압력은 일정하게 유지되므로 물이 모두 증발했을 때의 최종 온도는 주어진 압력에서의 포화 온도가 되므로 다음과 같다.

(c) EES 또는 부록을 참고하면 처음 상태와 최종 상태에서의 엔탈피는 다음과 같다.

 

그러므로 총 엔탈피 변화는 다음과 같이 계산된다.

(d) 주어진 피스톤 실린더 내부의 과정은 다음과 같다.

따라서 T-v 선도에 나타내면 다음과 같다.

추가: 물은 대표적은 비압축성 유체로 T-v(온도-비체적) 선도의 포화액 선에 매우 근접해 있다.

추가: EES를 이용하지 않는다면 압축액은 포화액으로 근사하고 비압축성 유체로 가정한다.

따라서 비체적은 부록의 온도에 대한 포화 물 표 Saturated water-Temperature table TABLE A-4를 참고하여 다음과 같고,

가열되기 전의 엔탈피는 다음과 같이 근사할 수 있다.