2018년 에너지관리기사 2회차 21번

Question

98.1\ \mathrm{kPa} , 60\ ℃ 에서 질소 2.3\ \mathrm{kg} , 산소 1.8\ \mathrm{kg} 의 기체 혼합물이 등엔트로피 상태로 압축되어 압력이 343\ \mathrm{kPa} 로 되었다. 이 때 내부에너지 변화는 약 몇 \mathrm{kJ} 인가? (단, 혼합 기체의 정적비열은 0.711\ \mathrm{kJ/(kg\cdot K)} 이고, 비열비는 1.4 이다.)

Accepted Answer

이 문제는 등엔트로피 압축 과정에서 기체 혼합물의 내부 에너지 변화를 계산하는 문제입니다. 핵심 개념은 등엔트로피 과정에서의 온도 변화를 구하고, 이를 이용하여 내부 에너지 변화량을 계산하는 것입니다. **정답 이유:** 1. **온도 변화 계산:** 등엔트로피 과정의 관계식($T_2/T_1 = (P_2/P_1)^{(\gamma-1)/\gamma}$)을 이용하여 압축 후 온도를 계산합니다. 2. **내부 에너지 변화 계산:** 계산된 온도 변화와 혼합 기체의 정적비열을 이용하여 내부 에너지 변화량($\Delta U = m \cdot c_v \cdot \Delta T$)을 구합니다. 이 과정을 통해 약 417 kJ의 내부 에너지 변화가 계산되어 보기 2번과 일치합니다.

2018년 에너지관리기사 2회차 21번 - 기출문제 및 해설

문제 1