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[공업열역학] 3대역학 한방에 끝내기 14강 이상기체의 혼합 연습문제 질문
Ch. 4 Energy Analysis of Closed Systems
작성자
Godjunpyo (관리자)
작성일
2021-09-16 03:50
조회
876
14강에서 풀어주신 문제가
1. 두 탱크가 하나의 밸브로 연결된 상태입니다. (각각의 탱크를 tank1, tank2라고 둠)
2. tank1에는 일산화탄소가 2kg, 77℃, 0.7bar 의 상태로
tank2에는 일산화탄소가 8kg, 27℃, 1.2bar 의 상태로 있다고 하셨습니다.
3. 최종평형온도가 42℃라고 할 때, 이상기체모델을 적용해서
최종평형압력(bar)을 구하는 문제였습니다. (열전달 구하는 문제도 있었지만 제가 궁금한게 a라 생략했습니다.)
이때 강의에서는 이상기체방정식 PV = mRT (m은 질량)을 이용해서 풀이를 해주시다가
사진(첨부파일)과 같은 풀이를 해주셨는데
1) 이때 표기된 V1과 V2는 최종상태의 [tank1의 부피]와 [tank2의 부피]가 맞는지 질문드리고 싶습니다.
2) 만약 V1과 V2가 제 생각과 일치하다면 m1과 m2 역시 최종상태의 [tank1의 질량], [tank2의 질량]일 텐데, 이미 밸브를 열어서 서로 섞인 상황이라면 질량이 같지 않나요? 강의에서는 m1 = 2kg, m2 = 8kg으로 두고 문제를 풀었는데 m1=m2=5kg이 아닌가 생각했습니다.
3) 2)와 같은 맥락으로 P1과 P2, V1과 V2도 같은값이 아닌가요?
1. 두 탱크가 하나의 밸브로 연결된 상태입니다. (각각의 탱크를 tank1, tank2라고 둠)
2. tank1에는 일산화탄소가 2kg, 77℃, 0.7bar 의 상태로
tank2에는 일산화탄소가 8kg, 27℃, 1.2bar 의 상태로 있다고 하셨습니다.
3. 최종평형온도가 42℃라고 할 때, 이상기체모델을 적용해서
최종평형압력(bar)을 구하는 문제였습니다. (열전달 구하는 문제도 있었지만 제가 궁금한게 a라 생략했습니다.)
이때 강의에서는 이상기체방정식 PV = mRT (m은 질량)을 이용해서 풀이를 해주시다가
사진(첨부파일)과 같은 풀이를 해주셨는데
1) 이때 표기된 V1과 V2는 최종상태의 [tank1의 부피]와 [tank2의 부피]가 맞는지 질문드리고 싶습니다.
2) 만약 V1과 V2가 제 생각과 일치하다면 m1과 m2 역시 최종상태의 [tank1의 질량], [tank2의 질량]일 텐데, 이미 밸브를 열어서 서로 섞인 상황이라면 질량이 같지 않나요? 강의에서는 m1 = 2kg, m2 = 8kg으로 두고 문제를 풀었는데 m1=m2=5kg이 아닌가 생각했습니다.
3) 2)와 같은 맥락으로 P1과 P2, V1과 V2도 같은값이 아닌가요?
Thermodynamics – An Engineering Approach, Cengel & Boles, McGrawHill
Ch. 1 Introduction and Basic Concepts
Ch. 2 Energy, Energy Transfer, and General Energy Analsysis
Ch. 3 Properties of Pure Substances
Ch. 4 Energy Analysis of Closed Systems
Ch. 5 Mass and Energy Analysis of Control Volumes
Ch. 6 The Second Law of Thermodynamics
Ch. 7 Entropy
Ch. 8 Exergy
Ch. 9 Gas Power Cycles
Ch. 10 Vapor and Combined Power Cycles
Ch. 11 Refrigeration Cycles
Ch. 12 Thermodynamic Property Relations
Ch. 13 Gas Mixtures
Ch. 14 Gas-Vapor Mixtures and Air-Conditioning
Ch. 15 Chemical Reactions
Ch. 16 Chemical and Phase Equilibrium
Ch. 17 Compressible Flow
- “열역학 한방에 끝내기” 는 초등학생도 이해할 수 있게끔 쉽고 재미있게 열역학을 설명하고 있습니다.
- 공식만 외워서 문제를 푸는 방식은 올바른 역학 공부법이 아니고, 조금만 응용된 문제가 나오면 접근하기가 매우 어려워져 좋은 시험 점수(좋은 학점)을 받기가 매우 어려워집니다.
- 원리와 원칙에 충실하여 어떤 문제가 나와도 개념에 충실해서 풀 수 있어야 학업성취도, 취업 면접, 대학원 시험 등에서 좋은 결과를 기대할 수 있습니다.
여기서 표시된 V1, V2는 Tank1, Tank2의 부피를 말합니다.
그렇기 때문에 최종 부피인 V=V1+V2가 되는 겁니다.
(관의 부피는 생략)
최종 상태의 Tank1, Tank2의 부피라고 하셨는데
이 문제에서 Tank의 부피는 과정(또는 시간)에 따라 변하지 않습니다.
나머지 질문은 위의 답변으로 해결이 되실 것 같습니다.
이 문제에서는
1) 이상기체 상태방정식
2) 최종 평형 온도
를 이용하여
각 질량과 부피를 통해 평형 상태의 압력값을 구하는 것이 핵심입니다.
최종 질량과 부피는
각각의 질량과 부피의 합과 같다는 점을 이용하시면
쉽게 해결할 수 있으실 겁니다.
열역학 뒤에 가면
좀더 어려운 유형의 문제가 있는데
일단 지금은
이상기체 상태방정식을 어떻게 적용하는지를 잘 익혀두시길 바랍니다.
감사합니다.