안녕하세요 교수님 표를 통해 비열을 구할때 표에 없는 값들은 어떻게 구하는지 궁금하여서 질문 드립니다.
위의 문제에서 CO2를 구할때 T2가 500 K 고 T3가 35 0K이므로 이 둘의 중간 온도인 425 K의 비열을 보간법을 통해 구하는 것이 맞는지가 궁금합니다.
그리고 4.73문제를 푸는데 마지막에 냉각수의 비열을 구하려는데 온도값이 정확히 안주어져서 못구한다고 생각하는데 다른 방법이 있는건가요?
별도로 복합시스템을 다룰때 저는 지금 풀이를 보면 다 엔탈피를 구해서 풀이를 끌고 갔는데 혹시 팁이나 교수님은 어떤식으로 끌고 가시는지가 궁금해서 저의 풀이를 올려보았습니다.
교수님 덕에 올해 정말 많은 정보들과 지식을 쌓고 있는거 같습니다. 항상 갑사합니다.
답변
질문하신 문제를 답변드리기 보단, 그 문제와 매우 비슷한 문제를 자세히 설명드리면서 학생의 문제해결에 도움을 드리는 것이 좀더 바람직해보입니다.
일단 질문의 핵심은 엔탈피를 계산하기 위한 정압비열과 온도를 계산하는 방법인데요.
사실, 문제의 형태에 따라 어떤 상황에는 상태량표를 봐야하고, 어떤 상황에는 열역학 식을 이용합니다.
예를 들어 지난번에 들어온 질문의 경우에는 상태량표를 보기 보다는 아래의 식을 이용해서 문제를 푸는 방법이었습니다.
dh=C_p dT (엔탈피와 정압비열과의 관계)
위와 같이 엔탈피를 온도와 정압비열로써 구하는 자세한 풀이가 궁금하시면 아래를 클릭해주세요.
상태량표 대신 엔탈피와 온도/정압비열을 이용하는 방법에 관한 문제
그렇다면 언제 어떤 원칙으로 문제를 접근해야 할까요?
일단 학생이 주신 문제와 비슷한 예제는 아래와 같습니다.
문제의 정보까지 정리하면 아래와 같은데요.
이미 위에서 엔탈피 식을 이용해서 구한 방법과 아래 문제의 차이는 바로…
- 정보의 차이!
- 문제에서 주어진 가정!
라고 하겠습니다.
이전 문제와는 달리 아래의 경우, 상태량표를 확인하기 위한 정보가 충분히 있습니다.
- Sat. liquid 인지?
- 건도?
- 압력과 온도?
또한 지난 문제에서는 이상기체로 가정하라고 문제에서 명시했기 때문에 상태량표를 보는 것보다는 열역학 식을 적용하는 것이 더욱 바람직합니다.
사실 이 부분이 열역학을 이해하기 매우 어려운 이유 중에 하나가 되는데요.
사실 중간/기말고사의 경우, 교수님께서 어떻게 풀어라 하는 식으로 문제에 정보를 제공할 것입니다. 혹은 상태량 표를 봐야하는 상황이라면 시험지에 상태량표가 첨부되어 있을 것이니 참고하시면 되겠습니다.
이제 본격적으로 문제를 풀어보도록 하겠습니다.
가장 중요한 것은 열역학 1법칙을 통해 각각 필요한 정보를 유도하는 과정입니다.
다시 한번 강조하지만, 절대 식을 외워서 쓰지 마세요.
어려운 문제 나오면 분명 헷갈리실 수 있습니다.
아래처럼 자세하고 논리적으로 적용하셔야 합니다.
예를 들어 제가 터빈과 펌프의 일을 유도하는 과정에서도 쉽게 놓칠 수 있지만, 단열임을 가정하는 과정이 있습니다.
이런 내용을 놓친다면 나중에 엔트로피가 응용되어 나오는 어려운 문제가 나오면 실수하실 수 있습니다.
잘 참고하시길 바랍니다.
상태량표 보는 방법은 “한방에 끝내기”뿐만 아니라 다른 강의에서도 많이 설명드렸죠?
상태량표 읽는 방법이 헷갈리면 아래의 문제들을 통해 꼭 공부하시길 바랍니다.
이 과정에서 한 가지 강조하고 싶은 건
문제에 따라 compressed liquid table을 봐야할 때가 있다는 것입니다.
이건 문제에 따라 fluid라고 가정할 수도 있고,
아니면 이처럼 compressed liquid table을 봐야할 수도 있습니다.
각 시험지 또는 교재에 어떤 표가 나와 있는지 잘 살펴보고,
내가 가지고 있는 정보에 맞춰서 최대한 정확한 결과가 나올 수 있는 방법으로 계산하면 좋을 것 같습니다.
각 상태량을 잘 구했다면, 열효율 구하는 것은 아주 쉽겠죠?
마지막으로 Energy Balance 식까지 잘 이용하면 원하는 질량유량까지 쉽게 계산할 수 있습니다.
상태 5와 6도 상태량표를 잘 보고 확인하시면 될 것 같습니다.
학생의 질문은 엔탈피의 값을 상태량표를 보지 못하고 온도와 정압비열로써 계산하려고 했기 때문에 생긴 것인데요.
제가 위에 지적해드린 여러 가지 포인트와 위의 문제풀이를 통해 공부에 도움이 되셨을 거라 기대합니다.
내용이 마음에 드셨다면 아래의 댓글에 확인 내용 적어주실 것을 부탁드립니다.
만약에 내용이 부족하다면 댓글로 추가 질문 해주시면 감사하겠습니다.
