열역학 Thermodynamics 5th Edition 연습문제 4-26
나의 풀이/열역학 2017. 7. 9. 12:40 |
열역학 4-26.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 4-26
피스톤-실린더 기구에 들어 있는 공기가 등온 팽창 후 폴리트로픽 압축 그리고 등압 과정으로 압축될 때,
각 과정에 대한 경계일과 정미일을 게산한다.
가정: 주어진 과정은 준평형 과정이다. 피스톤-실린더 기구는 잘 밀폐되어 있다.
풀이: 부록의 몰 질량, 기체 상수와 임계점 특성표 TABLE A-1을 참고하면
공기의 기체상수와 임계 온도, 임계 압력은 다음과 같다.
임계점에 대해 공기의 온도는 매우 높고, 압력은 낮으므로 이상기체로 간주할 수 있다.
따라서 최초 상태에서의 체적은 이상기체 방정식을 이용하여 다음과 같이 계산되고,
첫번째 과정은 등온과정으로 팽창되므로 첫번째 과정 후에 체적은 다음과 같이 계산된다.
그러므로 이 과정에서 압력-체적 관계식은 다음과 같고,
경계일을 계산하면 다음과 같다.
두번째 과정에서 폴리트로픽 지수가 1.2이므로 압력과 체적 사이의 관계식은 다음과 같고,
따라서 두번째 과정의 최종 상태인 세번째 상태의 체적은 다음과 같이 계산된다.
두번째 과정은 지수가 1.2인 폴리트로픽 과정이므로 경계일은 다음과 같이 계산된다.
마지막 세번째 과정은 일정한 압력으로 처음 상태의 체적까지 경계일은 다음과 같이 계산된다.
따라서 처음 상태로 되돌아 오는 사이클 동안의 정미일은 다음과 같다.
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