| 제목 | 답변완료 밀폐계와 개방계에서 일과 열의 부호관계[sign convention 관련] | ||
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| 질문유형 | 강좌내용 | 교수님 | 권준표 |
| 과목 | 공업열역학 | 강좌명 | |
| 작성자 | 김*민 (a*****3) | 등록일 | 2020-01-06 12:15 |
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안녕하십니까 권준표 교수님
피스톤실린더 장치에서 계가 일을 외부로 하면 양수, 열은 들어오는것이 양수 라는 에너지 부호규약을 배워서 알고 있습니다.
문제풀이를 한 후 검토함에 있어서도 일의 경우에는 부피가 증가하면 계가 일을 한 것이므로 부호는 양수가 되어야 하고, 부피가 감소하면 주위가 일을 한 것이므로 부호는 음수가 되는 것으로 판단 가능하지만,
제가 궁금한것은 이러한 밀폐계에서의 부피의 증감으로 인한 열전달량의 부호, 또는 개방계에서의 열전달량의 부호 있어서도 직관적으로 검산이 가능한지요?
8강의 Ex4.4 스팀터빈 예제 문제(개방계)에서 열전달을 잃은 만큼으로 출력일이 생겼다고 하셔서(일이 양수) Q가 음수가 나옴 5강의 피스톤 실린더 장치 내부의 가스냉각 문제(밀폐계)에서는 부피가 증가함에 따라(일이 양수) Q가 음수가 나옴 13강 이상기체로 간주한 폴리트로픽 과정의 문제(밀폐계)에서는 압축되는 과정(일이 음수)동안 열이 밖으로 빠졌다고 하셔서 Q가 음수가 나왔습니다.
8강 문제는 개방계이므로 부피의 변화가 없기에 직관적으로 열의 부호를 알 수 있는 방법이 없는지, 또 5강과 13강에서는 부피의 변화에 따라 Q의 부호를 알 수 있는지(계산으로 구해야하는지, 직관으로 알수 있는지) 모르겠습니다.
쓰다보니 너무 두서없이 써버려서 죄송합니다. 답변 완료된 질문과 답변은 수정 및 삭제가 불가합니다. |
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밀폐계에서 계의 부피가 증가했다는 사실에 대해서 “계가 일을 했다”라고 생각할 수 있겠지만, “정압상태에 계로 열이 유입되었다” 라고도 생각할 수 있기 때문에 부피의 증가 또는 감소만으로 부호를 짐작하는 것은 위험할 수 있다고 생각합니다.
예로 들어주신 스팀터빈 (비록 개방계라 할 지라도) 예제의 경우, 1번에서 2번으로 상태가 변화하는 동안 (문제에서 주어지기를) 터빈이 외부로 1000 kW의 일을 했다고 명시가 되어있기 때문에 일항이 양수로 대입되어야 한다는 것을 알 수 있으실텐데요. 비록 계가 비록 일을 하면서 부피가 증가했음에도 불구하고, 엔탈피의 감소로 열이 오히려 음수값이 나온 것을 볼 때 꼭 부피의 증가가 일과 열의 부호를 양수로 가늠할 수 없다는 것을 알 수 있습니다.
두 번째로 예를 들어주신 폴리트로픽 과정의 문제의 경우 밀폐계의 압축 과정에서 계로 일이 유입되었기 때문에 일은 음수부호로써 나오는 것이 당연해보이고, 부피가 감소하면서 증가하는 온도에 의해 열 유출이 생겼음을 계산된 부호로써 알 수가 있었습니다.
학생분께서 여러 방면으로 자기 나름대로의 검토 방식을 열역학 법칙에 맞게 찾으시려는 의도는 좋아보이나 한 가지 변수만을 가지고 부호를 짐작하는 것은 부정확할 수 있습니다. 열역학 법칙에 대한 올바른 이해를 바탕으로 문제에서 주어지는 상황을 잘 읽고, 학생분께서 정하신 부호규약대로 값을 식에 대입하는 것만으로도 정확한 문제풀이가 될 수 있음으로 이해와 계산을 바탕으로 공부하시길 권유드립니다. 감사합니다.
- 2020-01-06
- 2024-12-12 수정
