열역학 Thermodynamics 5th Edition 연습문제 4-54
나의 풀이/열역학 2017. 7. 27. 20:09 |
열역학 4-54.docx열역학 Thermodynamics 5th Edition.
Fundamentals and Applications
-Yunus A. Cengel
-Michael A. Boles
-부준홍 김덕줄 김세웅 김수현 신세현 이교우 정우남 최경민 공역
McGraw-Hill
문제 4-54
단열된 방의 바닥에 설치된 전기 저항 난방기에 의해 실내 공기가 가열될 때, 전지 저항 난방기의 소요 동력을 계산한다.
가정: 방은 밀폐 및 단열되어 있으며, 체적이 일정하다. 주어진 과정에서 실내 공기는 이상기체라고 가정한다.
방은 고정되어 운동 및 위치에너지 변화가 없다. 전기 저항 난방기로 전달되는 전기에너지는 모두 열에너지로 변환되어 실내 공기로 전달된다.
실내 온도에서 비열은 일정하다고 가정한다.
풀이: 방 안의 공기를 계로 선택하면 운동 및 위치에너지 변화는 없으며, 계의 경계를 통과하는 질량은 없고 체적 변화가 없으므로 경계일은 없다.
따라서 에너지 평형식은 다음과 같다.
부록의 몰 질량, 기체상수 그리고 임계점 특성 TABLE A-1 Molar mass, gas constant, and critical-point properties TABLE A-1를 참고하면
공기의 기체상수는 다음과 같고,
이상기체 방정식을 이용하여 실내 공기의 질량을 계산하면 다음과 같다.
이때 비열은 실내 온도에서 일정하므로 에너지 평형식은 다음과 같고,
비열은 평균 온도에서의 정적 비열로 일정하다고 간주한다. 따라서 여러 일반 기체의 이상기체 비열 TABLE A-2의
(b) 온도에 대한 표를 참고하면 평균 온도에서의 정적 비열은 다음과 같다.
그러므로 전기 저항 난방기의 소요 동력은 다음과 같다.
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