일과 열의 비교 관련 문제 풀이

1. 실린더에 밀폐된 8[㎏]의 공기가 그림과 같이 P1=800[kPa], V1=0.27[㎥]에서 P2 =350 [kPa], 체적 V2 = 0.80[㎥]로

     직선 변화하였다. 이 과정에서 공기가 한 일은 약 몇 [kJ]인가 ?

 

[풀이] 팽창일 = P-V선도의 면적​

2. 밀폐용기에 비내부에너지가 200[kJ/㎏]인 기체 0.5[㎏]이 있다. 이 기체를 용량이 500[W]인 전기 가열기로 2분 동안 가열

    한다면 최종 상태에서 기체의 내부에너지는 ? (단, 열량은 기체로만 전달된다고 한다)

[풀이] 내부에너지 = 비내부에너지 × 질량​

3. 30[℃]에서 비체적이 0.001[㎥/㎏]인 물을 100[kPa]의 압력에서 800 [kPa]의 압력으로 압축한다. 비체적이 일정하다고

     할 때, 이 펌프가 하는 일 [J/㎏]을 구하면 ?

[풀이]​

4. 내부에너지 130 [kJ]을 보유하는 물질에 열을 가했더니 내부에너지가 200[kJ]로 증가하였다. 이 물질이 외부에

     7,000[N·m]의 일을 하였을 때 가해진 열량은 몇 [kJ]인가 ?

[풀이] 열량 = 내부에너지 + 일량​

5. 실린더 내의 밀폐된 가스를 피스톤으로 압축하는 과정에 13.32[kJ]의 열량을 방출하였고, 압축일의 크기는 22,000[N·m]

    이다. 이 가스의 내부에너지 증가량을 구하라.

[풀이] 열량 = 내부에너지 + 일량

이므로 ※ 부호(-)는 압축일과 방출열량을 뜻함​

6. 압력 250[kPa], 체적 0.4[㎥]의 기체가 일정한 압력하에서 팽창하여 체적이 0.6[㎥]로 되었다. 이 때 84[kJ]의 내부에너지

     가 증가하였다면 기체에 의한 일과 열량은 얼마인가 ?

[풀이] ① 압력이 일정하므로 팽창에 의한 일는 일에 대한 관계식으로 부터 다음과 같다.​

  ② 팽창하면서 일정한 압력을 유지하기 위한 필요 열량은 다음과 같다.​

7. 두께 1[㎝], 면적 0.5[㎡] 석고판의 뒤에 가열판이 부착되어 1,000[W]의 열을 전달한다. 가열판의 뒤는 완전히 단열되어

     열은 앞면으로만 전달된다. 석고판 앞면의 온도는 100[℃]이다. 석고의 열전도율이 K=0.79 [W/m·K]일 때 가열판에 접하

      는 석고면의 온도는 약 몇 [℃]인가 ?

[풀이]​

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