귀여운 촌아의 작은상자

열역학 3-109.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 3-109

주행 후의 자동차 타이어 계기 압력이 증가했을 때, 타이어 내에 있는 공기의 절대온도 증가율을 구한다.

가정: 타이어 내의 공기는 이상기체라고 가정하며, 타이어 내의 체적은 일정하게 유지된다.

타이어 내의 공기는 유출입이 없으며 대기압은 일정하다.

풀이: 주행 전, 후 타이어 내 공기의 이상기체 방정식은 다음과 같으므로

공기의 절대온도 증가율 식에 대입하여 정리하면 다음과 같다.

그러므로 공기의 절대온도 증가율(%)은 다음과 같이 계산된다.

열역학 3-75.docx

열역학 Thermodynamics 5th Edition.

Fundamentals and Applications

-Yunus A. Cengel

-Michael A. Boles

-부준홍 김덕줄 김세웅 김수현 신세현 이교우 정우남 최경민 공역

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문제 3-75

열역학 3-73.docx

열역학 Thermodynamics 5th Edition.

Fundamentals and Applications

-Yunus A. Cengel

-Michael A. Boles

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문제 3-73

열역학 3-62.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 3-62

헐거운 뚜껑으로 닫힌 냄비에서 저항 가열기를 이용하여 물을 끓일 때, 줄어든 물의 질량을 이용하여 대기압을 계산한다.

가정: 냄비 내에는 순수한 물만 들어있다고 가정한다. 헐거운 뚜껑으로 닫힌 냄비의 내부는 대기압과 같은 값으로 일정하게 유지된다.

냄비 안의 온도는 균일하며 일정하게 끓고 있다.

풀이: 냄비가 헐거운 뚜껑으로 닫혀 있기 때문에 수증기는 냄비 밖으로 빠져나가고 내부의 압력은 대기압과 같은 상태를 유지한다.

30분 동안 냄비 안의 끓는 물, 즉 포화 물에 전달된 에너지는 다음과 같이 계산되고,

이 에너지는 위 과정에서 감소한 포화 물의 증발잠열이 된다. 따라서 냄비 속 포화 물의 증발엔탈피는 다음과 같다.

그러므로 부록의 압력에 대한 포화 물 표 Saturated water-Pressure table TABLE A-5를 참고하면 아래와 같고,

P [kPa]	hf [kJ/kg]	hfg [kJ/kg]	hg [kJ/kg]
75	384.44	2278.0	2662.4
100	417.51	2257.5	2675.0

표에 주어진 포화 물, 포화 수증기의 엔탈피 사이는 선형이라고 가정할 때 시행 착오(trial-error) 방법으로 압력을 구하면 다음과 같다.

3-39.docx

열역학 Thermodynamics 5th Edition.

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문제 3-39

문제 3-38을 고도가 1500m에서의 압력에서 다시 계산한다.

가정: 스테인리스 스틸 냄비에는 순수한 물만 들어있으며 끓는 상태이다. 주어진 고도에서 대기압은 84.5kPa이다.

풀이: 스테인리스 스틸 냄비 안의 물은 84.5kPa에서 끓고 있고 이때 물의 비등 온도는 95℃이므로 온도에 대한 포화-물 표 TABLE A-4 Saturated water-Temperature table을 참고하면 증발엔탈피는 다음과 같다.

이때 버너에 의해 발생된 열의 60%가 비등하는 물에 전달되므로 물로 전달되는 에너지는 다음과 같고,

물의 증발률은 다음과 같이 계산된다.

열역학 1-113.docx

열역학 Thermodynamics 5th Edition.

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문제 1-113

열역학 1-102.docx

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문제 1-102

열역학 1-82.docx

열역학 Thermodynamics 5th Edition.

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문제 1-82

주어진 고도에서의 높이와 대기압이 주어져 있을 때, 지면에서의 대기압을 kPa과 mmHg로 계산한다.

가정: 중력 가속도와 주어진 공기, 수은의 밀도는 일정하고 균일한 값을 가진다고 가정한다.

풀이: 지면에서의 대기압은 다음과 같이 구할 수 있다.

따라서 kPa 단위를 mmHg로 환산하면 다음과 같다.

열역학 1-59.docx

열역학 Thermodynamics 5th Edition.

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문제 1-59

공기 덕트에 연결된 액주식 압력계의 유면 높이 차와 대기압이 주어져 있을 때, 덕트 내의 절대압력을 구한다.

가정: 덕트 내부의 압력은 균일하고 일정하다. 액주식 관의 표면장력, 모세관 효과 등은 무시한다.

액주식 압력계의 오일은 밀도가 일정하고 균일하며, 중력 가속도는 일정하다.

풀이: (a) 액주식 압력계의 유면이 덕트와 가까운 쪽이 너 낮기 때문에 액주식 압력계의 수은의 높이 차만큼 덕트 내의 압력이 높다고 할 수 있다.

따라서 덕트 내부의 압력은 대기압 보다 높다.

(b) 덕트 내부의 절대압력은 덕트 내부의 계기압력과 대기압의 합이므로 아래와 같다.

따라서 덕트 내의 절대 압력은 다음과 같이 계산된다.

열역학 Thermodynamics 5th Edition.

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문제 1-58

액주식 압력계의 밀도와 유면 높이 차가 주어져 있을 때, 탱크 내의 절대압력을 구한다.

가정: 탱크 내부의 압력은 균일하고 일정하다. 액주식 관의 표면장력, 모세관 효과 등은 무시한다.

액주식 압력계의 오일은 밀도가 일정하고 균일하며, 중력 가속도는 일정하다.

풀이: 탱크 내부의 절대압력은 탱크 내부의 계기압력과 대기압의 합이므로 아래와 같다.

따라서 탱크 내의 공기의 절대 압력은 다음과 같이 계산된다.