귀여운 촌아의 작은상자

열역학 4-72.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 4-72

물로 간주할 수 있는 상온의 캔 음료수를 얼음물에 넣고 냉각시킬 때, 일정 온도까지 냉각되는데 까지 녹는 얼음의 질량을 계산한다.

가정: 음료수는 물의 상태량을 사용하며, 캔 음료수를 흔들면서 전달되는 위치 및 운동에너지는 고려하지 않는다.

음료수의 비열 및 밀도와 얼음물의 온도 및 융해열은 일정하고 균일하다. 캔으로의 열전달은 고려하지 않는다.

음료수의 온도는 항상 균일하다.

풀이: 캔 내부의 음료를 계로 선택하면 경계일은 없고 계의 경계를 통과하는 질량은 없다.

따라서 계의 에너지 균형식은 다음과 같다.

음료(물)의 융해열, 비열 및 밀도는 부록의 일반 액체, 고체, 음식물의 상태량 표 TABLE A-3을 참고하여 아래와 같으므로

음료가 잃은 열량은 다음과 같다.

따라서 얼음물로 전달된 열량은 위와 같으므로 이 과정 동안 녹는 얼음의 질량은 다음과 같다.

열역학 4-56.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 4-56

밀폐되고 단열된 기숙사 방에 일정 시간 선풍기를 켜 놓았을 때, 최종 상태에서 실내 온도를 계산한다.

가정: 방은 단열 및 밀폐되어 있다. 선풍기로 전달된 전기에너지는 모두 방 안의 공기로 전달된다.

방 안의 공기는 항상 이상기체이며 비열은 일정하다고 가정한다.

풀이: 방 안의 공기를 계로 선택하면 운동 및 위치에너지 변화는 없으며, 계의 경계를 통과하는 질량은 없고 체적 변화가 없으므로 경계일은 없다.

또한 실내 공기의 비열은 일정하므로 에너지 평형식은 다음과 같다.

따라서 부록의 몰 질량, 기체 상수 그리고 임계점 특성 표 TABLE A-1을 참고하여 공기의 기체 상수와

여러 일반 기체의 이상기체 비열 TABLE A-2의 (a) 300K에서 비열값을 참고하여 상온에서 정적 비열은 각각 다음과 같다.

방 안 공기의 질량은 이상기체 방정식을 이용하여 다음과 같고,

에너지 평형식을 이용하여 나중의 실내 온도를 계산하면 다음과 같다.

열역학 3-102.docx

열역학 Thermodynamics 5th Edition.

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-Yunus A. Cengel

-Michael A. Boles

-부준홍 김덕줄 김세웅 김수현 신세현 이교우 정우남 최경민 공역

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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.

열역학 3-98.docx

열역학 Thermodynamics 5th Edition.

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문제 3-98