문제 #89413

Question

엔탈피가 3140\ \mathrm{kJ/kg} 인 과열증기가 단열노즐에 저속상태로 들어와 출구에서 엔탈피가 3010\ \mathrm{kJ/kg} 인 상태로 나갈 때 출구에서의 증기 속도 \rm(m/s) 는?

Accepted Answer

이 문제는 에너지 보존 법칙을 활용하여 해결할 수 있습니다. 단열 노즐에서는 외부와의 열 교환이 없으므로, 들어오는 증기의 총 엔탈피와 운동 에너지의 합은 나가는 증기의 총 엔탈피와 운동 에너지의 합과 같습니다. 즉, 엔탈피 감소분이 운동 에너지 증가분으로 전환된다고 볼 수 있습니다. 엔탈피 변화량($\Delta H$)은 $3140 \ \mathrm{kJ/kg} - 3010 \ \mathrm{kJ/kg} = 130 \ \mathrm{kJ/kg}$ 입니다. 이 엔탈피 감소분이 운동 에너지 증가분으로 전환되므로, $\frac{1}{2} v^2 = \Delta H$ 입니다. 여기서 $v$는 출구 속도입니다. 계산하면, $\frac{1}{2} v^2 = 130 	imes 1000 \ \mathrm{J/kg}$ 이고, $v^2 = 260000 \ \mathrm{m^2/s^2}$ 이므로, $v \approx 510 \ \mathrm{m/s}$ 가 됩니다. 따라서 정답은 4번입니다.

문제 1