열역학 Thermodynamics 5th Edition 연습문제 4-55
나의 풀이/열역학 2017. 7. 27. 20:24 |
열역학 4-55.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 4-55
증기 난방 장치의 방열기와 송풍기가 설치된 방의 공기 온도를 높이는데 걸리는 시간을 계산한다.
가정: 방은 밀폐되어 있고, 체적과 위치가 고정되어 있다. 주어진 과정에서 실내 공기는 이상기체이며, 실내 압력은 표준대기압이다.
송풍기에 공급되는 전력은 모두 공기에 전달된다. 실내 온도에서 비열은 일정하다.
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.
이때 실내 온도에서 비열은 일정하므로 부록의 여러 일반 기체의 이상기체 비열 TABLE A-2의 (b) 온도에 대한 표를 참고하여
평균 온도에서의 정적 비열은 다음과 같고,
따라서 계의 내부에너지 변화는 다음과 같다.
이때 실내 공기는 이상기체이므로 이상기체 방정식을 이용하여 방 안 공기의 질량을 계산하기 위해
부록의 몰 질량, 기체상수 그리고 임계점 특성 TABLE A-1 Molar mass, gas constant, and critical-point properties TABLE A-1를 참고하면
공기의 기체상수를 구하면 다음과 같고,
공기의 질량은 다음과 같이 계산된다.
따라서 공기가 가열되는데 걸리는 시간은 다음과 같이 계산된다.
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