귀여운 촌아의 작은상자

열역학 4-120.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 4-120

방의 난방을 1톤의 뜨거운 물로 24시간 동안 한다고 할 때, 물의 최소 온도를 계산한다

가정: 물과 공기의 비열은 일정하고 균일하다. 방의 열손실은 항상 일정하다. 방 안의 공기와 물의 온도는 균일하다.

풀이: 방 내부의 체적은 일정하고 잘 밀폐되어 있으며 물의 열에너지가 모두 공기로 전달된다.

물의 밀도와 비열 또한 균일하고 일정하므로 방 안의 공기의 체적 또한 일정하다.

따라서 방 내부 전체를 계로 선택하면 에너지 평형식은 다음과 같다.

이때 물의 열에너지를 이용하여 공기의 온도가 항상 일정하고 균일하게 유지된다면 공기의 내부에너지 변화는 없다.

에너지 평형식은 아래와 같다.

물의 비열은 TABLE A-3을 참고하여 아래와 같으므로

물의 최소 온도는 다음과 같이 계산된다.

열역학 4-117.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 4-117

물이 들어 있는 유리 용기에 낮 동안에 태양 에너지를 저장하여 난방을 하는 태양열 집이 외부로의 열손실이 일정한 겨울 밤에

일정한 온도를 유지하기 위하여 추가로 전기 가열기를 작동하는 시간을 계산한다.

가정: 태양열 집의 겨울 밤 동안에 열손실률은 일정하다. 유리 용기에 들어있는 물의 비열 및 밀도는 일정하고 균일하다.

태양열 집은 유리 용기에 저장된 에너지와 예비 전기 가열기 외에 공급되는 에너지는 없다고 가정한다.

풀이: 겨울 밤에 태양열 집이 손실되는 열손실량은 아래와 같고

유리 용기 내부의 물에 저장되어 있는 열량은 아래와 같다.

따라서 밤 동안 자동 온도 제어 장치가 부착된 예비 전기 가열기로 충당 해야하는 열량은 다음과 같다.

(a) 그러므로 밤 동안 전기 가열기가 가동되는 시간은 아래와 같다.

(b) 태양 난방 시설이 없는 경우 전기 가열기가 가동되는 시간은 다음과 같이 계산된다.

열역학 4-106.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 4-106

밤에 사용할 에너지를 현열로서 낮 동안에 저장하기 위해 태양열 난방 건물에서는 작은 온도 변화에도 많은 열량을 저장할 수 있거나

상온에서 상변화 하는 물질을 사용한다.

따라서 상변화를 겪는 글라우버염(10수화물 황산나트륨), 화강암, 물에 대한 저장 열량을 계산한다.

가정: 주어진 물질들의 융해열과 열용량, 밀도 등은 일정하고 균일하다.

풀이: (a) 글라우버염의 융해열이 주어져 있으므로 상변화를 겪는 글라우버염에 저장할 수 있는 열량은 아래와 같이 계산된다.

(b) 화강암의 밀도는 부록의 TABLE A-3 Properties of common liquids, solids, and foods

일반적인 액체, 고체, 그리고 음식물의 특성표 TABLE A-3을 참고하여 아래와 같고,

온도 변화가 20℃이므로 화강암에 저장할 수 있는 열량은 다음과 같이 계산된다.

(c) 물의 밀도는 TABLE A-3을 참고하여 아래와 같고,

온도 변화가 20℃이므로 물에 저장할 수 있는 열량은 다음과 같이 계산된다.

즉, 같은 저장 공간에서 상변화를 하는 글라우버염이 많은 열량을 저장하므로 태양열 난방 건물에서 사용하기 가장 좋다.