본문 바로가기

열역학

【물리】 등압, 단열과정 열역학 문제풀이 미친자는 성공한다. 안녕하세요. 이번 포스팅에서는 고등물리에서 열역학 부분의 문제를 풀어보겠습니다. 물리시험에서 대체적으로 마지막 20번에 자주 등장하는 출제유형입니다. - 수능특강 문제입니다. [문제] 그림은 일정량의 이상 기체의 상태를 A → B → C 로 변화시키는 것을 나타낸 것이다. A → B 는 등압 과정으로 기체가 외부로부터 흡수한 열량은 Q 이다. B → C 는 단열 과정으로 기체가 외부에 한 일은 W 이다. A, B, C 에서 기체의 절대 온도는 각각 T1, T2, T1 이다. 기체의 상태에 대한 설명으로 옳은 것만을 에서 있는 대로 고른 것은? (단, 실린더와 피스톤 사이의 마찰은 무시한다.) ㄱ. 내부 에너지는 A, C 에서 같다. ㄴ. A → B 과정에서 증가한 내부 에너지는 B →..
【열역학】 정압과정 가열 팽창 문제풀이 블로그를 개설한지 1달 만에 방문자수가 5,000명이 넘었습니다. 요며칠 많은 분들께서 찾아와주신 것 같네요. 많은 도움이 되면 좋겠습니다. 지금까지 100여개의 포스팅을 했네요. 하루에 3개는 꾸준히 올렸던 것 같습니다. 앞으로도 많은 포스팅을 통해서 도움이 될 수 있도록 하겠습니다. 이번 문제는 열역학에서 정압과정에 대한 문제풀이입니다. [문제] Q. t = 20 ℃, P = 100 kPa의 공기 1kg을 정압과정으로 가열 팽창시켜 체적을 5배로 할 때 몇 도(℃)의 온도 상승이 필요한가? 선택지(가) 1172 ℃(나) 1192 ℃(다) 1312 ℃(라) 1445 ℃ [문제 해설] 온도 T, 압력 P, 질량 m을 주어졌을 때에, 정압과정 팽창의 과정을 이해하는가 묻는 문제입니다. 사실은 아주 간단한 ..
【열역학】 일과 열의 출입 부호 안녕하세요. '일과 열의 출입 부호'에 대한 포스팅입니다. 저에게 질문한 것은 아니고 제가 가입된 카페에 올라왔던 글입니다. [질문 내용] 일을 한다 일을 받는다 등등 열을 빼앗다, 필요로 한다 등등 이러한 말장난? 같은거 - + 어떻게 표시하나요... 매번 헷갈려서 질문합니다. [질문 해설] 시스템에서 일과 열의 출입에 따라 결정되는 물리량의 부호가 헷갈려서 질문하신 것 같습니다. [답변] 상세한 설명은 좀 더 아래에 있습니다. 일을 한다 = +W 일을 받는다 = -W 열을 받는다 = +Q 열을 빼앗긴다 = -Q [설명] 그림을 보면서 이해하시는게 가장 편할 것 같습니다. 먼저, 아래의 그림과 같은 한 계(시스템:system)에서 "일"의 부호는 다음과 같습니다. 즉, 시스템이 외부로 일을 하면 + 부..
【열역학】 정압과정의 절대일, 공업일, 엔트로피 예제 풀이 안녕하세요. 이번 포스팅에서는 열역학에서 정압과정에서의 절대일, 공업일, 엔트로피를 구해보겠습니다. 1. 문제설명이번 예제는 2017년도 2회차 일반기계기사 기출문제인 2과목 열역학, 25번 문제입니다. 문제에서, 압력, 체적과 정압과정의 일을 주어주고 변화 후 체적을 묻고 있습니다. 이때, '400kJ의 일을 하였다'라고 함은 '+W'을 뜻합니다. 컨트롤볼륨 (control volume : CV) 내의 유체가 밖으로 일을 하였을 경우에는 +W이고, 계가 일을 받았을 경우에는 -W 입니다. +와 -를 잘 구분해주셔야 합니다. 이번 예제에서는 특별한 구분 없이도 문제풀이가 가능할 정도로 쉬운 경우입니다. 2. 용어 및 개념- 압력 = P = 10^6 [N/m^2]- 초기 체적 = V1 = 1 [m^3]- ..
【열역학】 가역단열 과정의 풀이 (절대일, 공업일, 엔트로피) 안녕하세요. 열역학에서의 가역단열 과정 풀이입니다. 1. 문제설명 2017년도 2회차 일반기계기사 2과목 기계열역학, 26번 기출문제입니다.초기 온도 T1, 비열비 k를 주어주고 이상기체를 가역단열 압축하는 경우를 이해하는가 묻는 문제입니다. 2. 용어 및 개념- 초기온도 = T1 = 8℃ = 282K- 체적을 1/5 >> V1 = 5 V2- 비열비 = k = 1.4- 섭씨온도 (℃) + 273.15 = 캘빈온도 (K) 공학문제에서는 대부분 국제표준 단위인 캘빈온도 (K)로 문제를 풀이합니다. 3. 문제풀이 ①번에서 보시는 공식처럼, 단열과정에서 자주 사용되는 공식입니다. 유도하는 방법도 있지만, 공학문제에서는 유도는 중요치 않고 마지막 결과를 꼭 이해하고 암기해주셔야 합니다. ②번 문제풀이 입니다. ①..
【열역학】 압력과 온도, 엔탈피가 주어질 때 내부에너지 안녕하세요. 이번에는 【압력, 온도, 엔탈피가 주어졌을 때에 내부에너지를 구하는 문제풀이 및 개념】입니다. 2017년도 2회차 일반기계기사 기출인 2과목 열역학, 29번 문제입니다.[문제설명] 일정한 압력과 온도를 가진 공기가 있습니다. 이때의 공기의 엔탈피가 주어질 때, 공기가 가진 내부에너지를 구할 수 있는지 물어보는 문제입니다. 또한, 엔탈피의 단위를 보시면 [kJ/kg]이므로 질량에 대해서는 고민할 필요 없이 1kg당 내부에너지[kJ/kg]를 구하면 됩니다. 그리고 문제의 마지막에 (괄호)로 공기의 분자량을 주어졌습니다. 이런 경우는 필히 사용할 것이라는 것이겠죠? [문제풀이] 입니다. 보시기 편하시라도 한글문서로 작업했습니다. 1번 엔탈피에서 엔탈피에 관한 공식을 소개하고 있고 2번에서는 이상기..
【열역학】 가역 카르노 열기관의 열효율 [문제] 2017년도 2회차 일반기계기사 기출문제 입니다.[문제해설] 카르노 열기관은 사이클 중 가장 높은 효율을 가지는 대표적인 열기관입니다. 이때에, 최고온도와 최저온도를 주어졌을 때, 열효율을 구해보는 것입니다. 이때 열효율은 어떤 기관으로 만들어도 이것보다 낮을 수밖에 없다는 뜻입니다. [용어] * 저열원 20℃ = 저온도 = 20+273 = 293[K]* 고열원 700℃ = 고온도 = 700+273 = 973[K] [문제풀이] 1.번 카르노 기관에서, 1)번은 카르노 열기관을 말해주고 있습니다. 카르노 사이클은 최대 열효율을 갖도록 고안된 가장 이상적인 가역 열기관입니다. 즉, 이보다 높은 효율을 가지는 열기관은 존재할 수 없습니다. 2)번은 카르노 기관의 각각의 과정들입니다. 3)번은 이번 문..
【열역학】 냉동기, 열펌프 성능계수 COP 구하는 문제풀이 1. 우선, 각각 단어의 뜻부터 알아갑시다. #성능계수 [Coefficient of performance ] = #COP = 성능 계수는 냉장고(refrigerator)나 에어컨(air conditioner), 열펌프(heat pump)등 온도를 낮추거나 올리는 기구의 효율을 나타내는 척도이다. 【성능 계수는 투입된 일의 양 대비 뽑아내거나 공급한 열량의 비로 정의된다.】 [네이버 지식백과] 성능 계수 [Coefficient of performance] (물리학백과, 한국물리학회) #냉동기 [refrigerating machine, 冷凍機 ] = 밀폐된 용기 속의 온도를 그 주위의 온도보다 낮추는 장치. 기계적인 작업이나 기화열을 이용하여 열을 흡수한다. #열펌프 [heat pump ] = 냉동기는 증발..
[내연기관] 옥탄가 vs 세탄가 □ 옥탄가 (ON : Octane number) 1. 연료의 자기착화 성질을 표현한 상태량2. 옥탄가가 높을수록 자기착화가 잘 일어나지 않는다.3. 압축비에 비례한 옥탄가의 연료를 주입해야한다.4. 옥탄가가 높을수록 불꽃점화속도가 빠르다. □ 세탄가 (CN : Cetane number) 1. 점화지연 성질을 표현한 상태량2. 세탄가와 자착화능력은 비례한다.3. 세탄가와 점화지연 수치를 반비례한다.4. 세탄가가 높을수록 자착화가 잘되고 점화지연이 짧다.5. 세탄가가 낮으면 점화지연이 길어서 압력이 높아야함. 따라서 열효율이 감소하고 거친 엔진구동이 된다.6. 세탄가가 높으면 연소가 빠르지만 TDC 전에 압력이 높아져서 압축시 (-)일을 한다.7. 연료첨가제는 세탄가를 높여준다. □ 옥탄가와 세탄가 1. 옥..
【열역학】 중심(중간)온도 구하기 열역학 문제를 풀다보면 가끔 등장하는 개념이 있습니다. 바로 "중심 온도"라는 것인데요. 이는 '중간 온도'라고도 불리는 것 같습니다. 문제에서는 중심 온도로 풀라고 주어지지 않는 경우가 많아서 처음 풀면 다들 틀리는 문제 유형인거 같습니다.중심온도는 기호로 Tm이라 일반적으로 표기합니다. T는 temperature의 첫글자이고, m은 중간 middle의 첫글자입니다. 그럼 T'H와 T'L은 예상 되시죠? 네. high와 low 입니다. 중심온도로 풀어야하는 문제가 가끔 등장할 때면 당황하는 분들이 자주 있습니다. 저도 물론 처음엔 당황했었고 왜 이렇게 푸는지 이해가 도통 되지 않았습니다. 정확성을 요구하는 공학이 말이에요!! 대충 중간값으로 때려박다니!! 그런데 그렇게 푸는 문제가 열/유체 역학에서는 ..

티스토리툴바