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 4-119.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 4-119

밀폐 및 단열이 잘 된 큰 방에 뜨거운 물 1톤을 옮겨 놓았을 때, 방의 최종 온도를 계산한다.

가정: 물과 공기의 비열과 질량은 일정하고 균일하다. 방 자체로의 열전달은 없으며, 방은 단열과 밀폐가 잘 되어있고,

운동 및 위치에너지 변화는 없다.

풀이: 방 안의 물과 공기의 비열은 부록의 TABLE A-2와 TABLE A-3을 참고하여 아래와 같다.

물의 밀도가 TABLE A-3을 참고하여 아래와 같을 때,

방 안에서 공기가 차지하는 부피는 다음과 같다.

상온의 공기를 이상기체라고 가정할 때, 이상기체 방정식을 이용하여 공기의 질량을 계산하면 아래와 같다.

이때 방은 단열되어 에너지와 질량의 유출입과 경계일이 없으므로 방 안의 물과 공기를 계로 선택하면 에너지 평형식은 아래와 같고,

최종 온도는 물과 공기 서로 같으므로 위 식은 아래와 같다.

열역학 4-86.docx

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문제 4-86

전기 저항 가열기와 세 쌍의 사람들이 춤 추고 있는 동일한 방 중 공기 온도가 더 빨리 상승하는 방은 어느 방인가?

가정: 전기 저항 가열기와 사람들에게서 공기로 전달되는 열전달률은 일정하고 균일하다.

방 안의 공기의 질량 및 상태량은 동일하며, 공기의 상태량은 균일하고 일정하다.

방은 단열되어 있으며 전기 저항 가열기와 사람들에게서 전달되는 열은 모두 공기로 전달된다고 가정한다.

풀이: 빠르게 춤을 추고 있는 사람 한 명이 실내로 전달하는 열전달률은 교재의 특별 관심 주제에 있는

표 4-2 몸무게가 68kg인 성인의 활동에 따른 대략적 에너지 소비율을 참고하여 아래와 같다고 가정한다.

따라서 세 쌍의 사람들, 즉, 6명의 사람이 실내 공기에 전달하는 열전달률은 다음과 같으므로

2kW의 전기 저항 가열기보다 사람들이 빠르게 춤을 추고 있는 방의 공기 온도가 더 빨리 증가한다.

열역학 3-100.docx

열역학 Thermodynamics 5th Edition.

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문제 3-100

열역학 2-97.docx

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문제 2-97

열역학 2-42.docx

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문제 2-42

초기 내부온도가 외부의 온도가 같고 여러가지 전기장치가 배치되어있는 방이 있을 때, 모든 전기장치가 가동될 때 방안의 에너지 증가율을 구한다.

가정: 방의 벽을 통한 열전달은 없으며, 전기장치를 제외하고 방으로 유입, 유출되는 에너지와 질량은 없다고 가정한다.

풀이: 문제에 주어진 방을 계로 설정하면, 이 계의 에너지 균형식은 다음과 같다.

따라서 유입되는 에너지는 다음과 같고,

유출되는 에너지는 없으므로 에너지 증가율은 1410W이다.