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공학 문제해결/열역학

열역학 제0법칙 (열평형의 법칙) 기사 시험에서 점수를 주기 위한 문제로 자주 출제되는 열평형 문제에 관해 다뤄보도록 하겠습니다. 우선, 열역학 제 0법칙의 정의는 아래와 같습니다. 온도가 서로 다른 두 물체를 접촉(혼합)시키면 온도가 높은 물체의 온도는 내려가고, 온도가 낮은 물체의 온도는 올라가서 두 물체의 온도차가 없어져 열평형 상태로 변하게 되는 것 조금 더 간단히 하면 "온도가 다른 물체를 접촉(혼합)시키면 열교환이 일어나 같은 온도가 된다." 정도입니다. 이는 온도계의 원리이기도 하고 어찌보면 당연하게 받아들여지기도 합니다. 일반식은 아래와 같습니다. 이 때, 열량을 구하는 문제라면 온도의 단위가 크게 중요하진 않습니다. 어차피 온도차를 곱해주기 때문입니다. 하지만 온도를 구하는 문제라면 질문에서 구하라는 단위를 잘 보고 정답..
【열역학】 기본 공식(열역학 제1법칙, 비열비, 줄의 법칙) 많은 대학생분들이 열역학을 처음 접하면 멘붕에 빠집니다. 저도 마찬가지였구요. 눈에 보이지 않아서 그런지 이해가 힘들다고 해야하나... 지금도 설명드리기는 어렵지만 그래도 오랜 기간 접하다보니 나름 노하우가 생겼습니다. 보시고 도움이 되었으면 좋겠습니다. 우선, 열역학을 공부하게 되면 보는 공식 몇 가지는 알고 계셔야 합니다. 써먹을 일이 많으니 암기하시면 큰 도움이 될 것이라고 생각합니다. 아래 식들에서 P : 압력(Pa), V : 체적(m3), v : 비체적(m3/kg), T : 온도(K), m : 질량(kg), n : 몰 수입니다. 일반적으로 소문자는 해당 상태량을 질량으로 나누어준 비~~로 표현됩니다. 질량과 연관이 있는 상태량에만 사용됩니다. 하지만 편의를 위해 '비'를 빼고 표현하기도 하니 단..
【열역학】 유체 혼합, 온도 묻는 문제풀이 "Just the knowledge that a good book is awaiting one at the end of a long day makes that day happier." - Kathleen Norris "긴 하루 끝에 좋은 책이 기다리고 있다는 생각만으로 그날은 더 행복해진다." - 캐슬린 노리스 안녕하세요. 이번 포스팅에서는 2개의 액체를 혼합하면 최종 온도가 어떻게 되는지 물어보는 간단한 문제입니다. 아래 문제와 풀이를 보시고 도움이 되었으면 합니다. [문제] - 일반기계기사 필기 기출문제 온도가 각기 다른 액체 A(50℃), B(25℃), C(10℃)가 있다. A와 B를 동일질량으로 혼합하면 40℃로 되고, A와 C를 동일질량으로 혼합하면 30℃로 된다. B와 C를 동일질량으로 혼합할..
【열역학】 냉매의 구비조건 "In the highest civilization, the book is still the highest dellight. He who has once known its satistactions is provided with a resource against calamity." - Ralph Waldo Emerson "가장 발전한 문명사회에서도 책은 최고의 기쁨을 준다. 독서의 기쁨을 아는 자는 재난에 맞설 방편을 얻은 것이다." - 랄프 왈도 에머슨 안녕하세요. 이번 포스팅에서는 열역학, 내연기관에서 자주 등장하는 '냉매'에 관한 것입니다. 바로 아래의 관련 문제로 실력 점검을 해보시고 아래의 개념 정리를 살펴보시길 바랍니다. [관련 문제 실력 점검] - 공기업, 공무원 기출문제 중 Q. 냉매로서 갖..
【내연기관】 2 행정 사이클 기관의 장단점 "Kites rise highest against the wind - not with it." "연은 순풍이 아니라 역풍에 가장 높이 난다." - 윈스턴 처칠 안녕하세요. 이번 포스팅에서는 내연기관 문제에서 자주 등장하는 '2 사이클 기관의 장단점'에 대한 내용입니다. 부족하지만, 보시고 도움이 되었으면 합니다. 언제나 궁금한 점은 댓글을 이용해주시길 바라고 열공하시는데 힘내시길 바랍니다!^^ [2 사이클 기관이란?] : 내연 기관에서 실린더 내 피스톤 크랭크 1회전에 대해서 2행정을 행하고, 피스톤의 2행정으로 1사이클을 행하는 기관. - 도해 기계용어사전 : 매회전(2행정)에 1회의 연소와 작동 행정이 있는 기관. 보통, 실린더의 하부에 배기구가 설치되고, 소기구로부터 신기가 유입되면서 동시에 연소 ..
【열역학】 무효 에너지란? "알고 있을 때는 알고 있음을 밝히고 잘 모르고 있을 때는 모름을 시인하는 것이 바로 참된 지식이다." - 공자 안녕하세요. 이번 포스팅에서는 열역학에서 아주아주 드물게 등장하는 '무효에너지'에 대한 포스팅입니다. 대학 수업에서도 거의 다루지 않는 듯 한데, 관련 내용도 많이 없어서 배우기 힘든 개념인 것 같습니다. 이번 포스팅을 보시는 여러분들은 꼭 무효에너지 문제만큼은 손쉽게 맞추시길 바랍니다. 우선, 무효에너지의 정의를 알아보겠습니다. [무효 에너지(Eu, unavailable energy)란?] : 작업 물질이 고온 열원으로부터 열량 Q를 받아 사이클을 지속하기 위해서는 저온 열원에 열원에 열량의 일부를 버리지 않으면 안 된다. 이때 에너지를 무효 에너지라고 한다. 참고로, 유효한 일로 변환할 수..
【내연기관】 조인트(Joint)의 종류 "배움은 우연히 얻어지는 것이 아니라 열성을 다해 갈구하고 부지런히 집중해야 얻을 수 있는 것이다." - 미국 제2대 대통령 애비게일 애덤스 안녕하세요. 이번 포스팅에서는 내연기관을 비롯하여 기계공학 전체에 적용된다고 할 수 있는 '조인트 (Joint)'에 대한 포스팅입니다. 간략하게 나타내었으므로 더 자세한 정보는 검색엔진에 아래 키워드들로 검색해보시길 바랍니다. 유투브 등에 검색하시면 구동되는 영상도 확인할 수 있습니다. 그리고 제일 아래에 쉬운 예제를 하나 뒀으니 풀어보시길 바랍니다. [조인트(Joint)란?] : 조인트는 기계*기재의 결합이다. 2개의 축을 결합하되, 한쪽 축에서 다른 축으로 회전력을 전달하는 부분이다. 항상 결합한 형식을 영구축 조인트, 혹은 단순히 축조인트, 또 잠시 동안 결합..
【열역학】 HPh, kWh ↔ J 단위변환 꿈꾸는 자는 성공한다. 안녕하세요. 이번 포스팅에서는 에너지의 단위인 HP (horse power)와 kW (kilo watt)를 kJ (kilo joule)로 변환하는 방법에 대해 알아보겠습니다. 그리고 아래의 2가지 예제 문제를 풀어보면서 이해하는 시간이 되었으면 합니다. 공학 공부하시는 분들께 많은 도움이 되길 바라고, 궁금한 점은 언제나 댓글을 이용해주시면 감사드리겠습니다. 그리고 도움이 되셨다면 공감♥ 한번 눌러주시면 감사드리겠습니다. >>> 우선, 각각의 단위의 뜻을 알아보겠습니다. ① 마력 (HP, horse power) : 선박에서 기관의 출력을 말할 때에는 주로 마력이라는 단위를 사용하는데, 마력이란 공학상의 동력의 단위로서 일을 할 수 있는 능력의 단위를 말한다. 원래 1마력은 한 마리..
【열역학】 이상기체 비열 관계 공식 정리 제 자리에 서있기 위한 성실. 뒤쳐지지 않기 위한 노력. 안녕하세요. 이번 포스팅에서는 열역학에서 자주 등장하는 비열비, 기체상수, 정적비열, 정압비열에 관련한 공식들을 정리한 것입니다. 세부적인 사항이나 각 과정을 유도하는건 너무 쉽기때문에 바로 작성하였습니다. 참고하시어 도움이 되시길 바랍니다. [비열 관련 공식 정리] 그래도 설명을 조금 해보자면, 1번은 비열비(k)의 정의입니다. 이때 비열비는 항상 1보다 큰 수입니다. 그리고 2번은 기체상수 R의 정의입니다. 이때, 기체상수는 항상 0보다 크게되서 양수값을 가집니다. 따라서 2번 아래에 적혀있는 'Cp는 항상 Cv보다 크다.'라는 말을 증명하게 되는 것입니다. 그리고 위 1,2번의 식을 연립하게 되면 3,4번의 식을 얻을 수 있습니다. 또한, 정..
【열역학】 기체상수 단위변환 미친 자는 성공한다. 안녕하세요. 이번에는 공학문제에서 자주 적용되는 기체상수의 단위와 관련한 포스팅입니다. 기체상수는 주로 kJ/kg K 의 단위를 사용하는데, 문제마다 단위가 바뀌거나하는 부분 때문에 헷갈리는 경우가 자주 발생해서 일부러 경우를 들어서 포스팅하게 되었습니다. ②번에 여러가지 경우를 적어놓았으니 참고하시길 바랍니다. 도움이 되었다면 내용 하단에 공감♥ 눌러주시는 것도 잊지 않아주시면 감사드리겠습니다. 이번 포스팅에서는 예시를 든 것이므로, 자주 사용하지 않는 다른 단위는 포함시키지 않았습니다. ① 기체상수 뜻 : 이상 기체의 식 PV=RT에 의해 정의되는 상수. 기호 R. 단, P는 압력, V는 기체의 몰당 부피, T는 절대 온도이다. 이것을 실험적으로 구하려면, P, V, T를 측정하..