2020년 에너지관리기사 4회차 40번

Question

열손실이 없는 단단한 용기 안에 20\ ℃ 의 헬륨 0.5\ \rm kg 을 15\ \rm W 의 전열기로 20 분간 가열하였다. 최종 온도 (℃) 는? (단, 헬륨의 정적비열은 3.116\ \rm kJ/kg\cdot K , 정압비열은 5.193\ \rm kJ/kg\cdot K 이다.)

Accepted Answer

**정답 이유:** 이 문제는 열역학 제1법칙을 이용하여 헬륨의 온도 변화를 계산하는 문제입니다. 열손실이 없는 단단한 용기 안에서 전열기로 가해진 에너지는 헬륨의 내부 에너지 증가로 이어집니다. 헬륨은 단원자 기체이므로 정적비열($C_v$)을 사용하여 내부 에너지 변화를 계산할 수 있습니다. **핵심 개념:** 1. **열역학 제1법칙:** 에너지 보존 법칙으로, 계의 내부 에너지 변화는 계에 가해진 열과 계가 한 일의 차이와 같습니다. 이 문제에서는 용기가 단단하므로 부피 변화가 없어 일이 0이 됩니다. 2. **내부 에너지 변화:** 내부 에너지 변화는 질량, 정적비열, 온도 변화의 곱으로 표현됩니다. 3. **정적비열($C_v$) vs. 정압비열($C_p$):** 단단한 용기 안에서 가열되므로 부피 변화가 없는 등적 과정에 해당합니다. 따라서 내부 에너지 변화 계산에는 정적비열을 사용해야 합니다. **간단 해설:** 전열기에서 공급된 총 열에너지($Q$)는 헬륨의 내부 에너지

2020년 에너지관리기사 4회차 40번 - 기출문제 및 해설

문제 1