열역학 Thermodynamics 5th Edition 연습문제 4-76
나의 풀이/열역학 2017. 9. 13. 17:27 |
열역학 4-76.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 4-76
5분간 작동되는 전기 기구의 최고 온도를 구한다.
가정: 전기 기구의 비열은 일정하고 균일하며 소비되는 전력은 모두 열에너지로 전기 기구에 균일하게 전달된다.
전기 기구는 꺼져있는 동안 주위 온도까지 냉각된다.
풀이: 전기 기구를 계로 선택하면 경계일과 계의 경계를 통과하는 질량은 없다.
이때 전기 기구가 최고 온도까지 상승하기 위해서는 전기 기구가 소비하는 전력이 모두 열 에너지로 전달될 때 이므로
계를 빠져나가는 에너지는 없다. 따라서 에너지 평형식은 다음과 같다.
그러므로 전기 기구의 가능한 최고 온도는 다음과 같이 계산된다.
여기에 만약 알루미늄 열침(heat sink)이 접촉되어 있고, 전기 기구와 알루미늄 열침의 온도는 같고 균일하다고 가정하면
에너지 평형식은 다음과 같이 쓸 수 있다.
이때 알루미늄 열침의 비열은 부록의 TABLE A-3을 참고하면 아래와 같고,
따라서 최고 온도는 다음과 같이 계산된다.
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