정답이 있는 열기관과 냉동기 학습지

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1.쉬움
고온 열원저온 열원EQH​ = 2100 kJQL​ = 1470 kJW = ?

열기관이 사이클마다 고온 열원에서 2100 kJ의 열을 받고 저온 열원으로 1470 kJ을(를) 버린다. 사이클당 순일 W을(를) 구하시오.

QH = 2100 kJQL = 1470 kJ
W = kJ
2.쉬움
고온 열원저온 열원EQH​ = 3500 kJQL​ = 2625 kJW

열기관이 사이클마다 고온 열원에서 3500 kJ의 열을 받고 저온 열원으로 2625 kJ을(를) 버린다. 열효율 η을(를) 구하시오.

QH = 3500 kJQL = 2625 kJ
η = %
3.보통
TH​ = 200 °CTL​ = 30 °CEQH​ = 1000 kJQL​W = ?

열기관이 200 °C의 고온 열원과 30 °C의 저온 열원 사이에서 작동한다. 이 기관은 1000 kJ의 열을 받는다. 얻을 수 있는 최대 일 Wmax을(를) 구하시오.

TH = 200 °CTL = 30 °CQH = 1000 kJ
Wmax = kJ
4.보통
TH​ = 30 °CTL​ = -20 °CRQ̇H​ = ?Q̇L​ = 9 kWẆ

가역 냉장고가 9 kW의 열을 제거해 냉장실을 -20 °C로 유지하고, 30 °C의 주위로 열을 방출한다. 열을 방출하는 비율 Q̇H을(를) 구하시오.

TL = -20 °CTH = 30 °CQ̇L = 9 kW
Q̇H = kW
5.어려움
TH​ = 500 °CTL​ = 30 °CEQH​ = 600 kJQL​ = 306 kJW = 294 kJ

열기관이 사이클마다 500 °C의 열저장소에서 600 kJ의 열을 받아 294 kJ의 일을 하고 나머지를 30 °C의 열저장소로 방출한다. 사이클당 총 엔트로피 생성량 Sgen을(를) 구하시오.

TH = 500 °CTL = 30 °CQH = 600 kJW = 294 kJ
Sgen = kJ/K
6.어려움
TH​ = 450 °CT0​ = 30 °CTL​ = -15 °CERWQ̇H​ = 120 kWQ̇L​ = ?

카르노 열기관이 450 °C의 열원에서 120 kW의 열을 받고 30 °C의 주위로 열을 방출한다. 그 일은 모두 카르노 냉동기를 구동하며, 냉동기는 -15 °C의 냉동고에서 열을 제거하고 역시 30 °C의 주위로 열을 방출한다. 냉동고에서 열을 제거하는 비율 Q̇L을(를) 구하시오.

TH = 450 °CT0 = 30 °CTL = -15 °CQ̇H = 120 kW
Q̇L = kW

정답표

  1. 1. W = 630 kJ
  2. 2. η = 25 %
  3. 3. Wmax = 359.3 kJ
  4. 4. Q̇H = 10.78 kW
  5. 5. Sgen = 0.2334 kJ/K
  6. 6. Q̇L = 399.8 kW

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