열역학 3-112.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



문제 3-112


기구가 상승하기 시작할 때, 기구 내에 있는 공기의 평균 온도를 계산한다.

가정: 공기는 이상기체로 가정한다. 대기 압력과 온도, 중력 가속도는 일정하고 균일하다.

풀이: 부록의 몰 질량, 기체 상수와 임계점 물성치 Moral mass, gas constant, and critical-point properties TABLE A-1을 참고하여
공기의 기체 상수를 구하면 다음과 같고,

이상기체 방정식을 이용하면 대기의 밀도는 다음과 같이 계산된다.

이 때 기구가 처음 상승하기 시작했으므로 거의 평형 상태에 있다고 할 수 있다. 따라서 기구에 작용하는 힘은 다음과 같고,

기구 내에 있는 공기의 질량은 다음과 같이 구할 수 있다.

그러므로 기구 내에 있는 공기의 평균 온도는 이상기체 방정식을 이용하여 다음과 같다.

만약 대기의 온도가 25℃라면 기구 내에 있는 공기의 평균 온도는 다음과 같이 계산된다.


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열역학 3-102.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



문제 3-102


외부에 응축 형성이 없는 캔음료가 공기 온도와 상대습도가 주어진 대기 속에 있을 때, 캔 음료의 온도를 구한다.

가정: 공기 온도와 상대습도, 캔 음료의 온도는 일정하고 균일하다.

풀이: 먼저 공기 중의 증기압은 포화 물 표 Saturated water-Tempurature table TABLE A-4를 이용하여 다음과 같이 계산할 수 있다.



캔 외부에 응축이 일어나기 위해서는 공기 중의 증기의 포화온도에 도달해야 한다.
즉, 공기 중의 증기압에 대한 포화온도를 포화 물 표 Saturated water-Tempurature table TABLE A-4 또는 EES를 이용하여 구하면 다음과 같고,

캔 음료의 온도가 위의 포화온도 이하일 때 응축이 일어나게 되므로 캔 음료의 온도는 28.71℃ 이상이다.
따라서 음료수의 온다가 10℃ 이하라는 주장은 맞지 않다.


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