2022년03월05일 32번

[열역학]
체적 0.4m³인 단단한 용기 안에 100℃의 물 2kg이 들어있다. 이 물의 건도는 얼마인가? (단, 100℃의 물에 대해 포화수 비체적 v_f=0.00104 m³/kg, 건포화증기 비체적 v_g=1.672 m³/kg 이다.)

① 11.9%
② 10.4%
③ 9.9%
④ 8.4%

(정답률: 25%)

문제 해설

먼저, 이 문제에서 건도란 물이 차지하는 부피 중에서 건조한 물의 비율을 의미합니다. 즉, 건도가 11.9%라는 것은 0.4m^3의 용기 안에 있는 2kg의 물 중에서 0.238m^3이 건조한 물이라는 것을 의미합니다.

이 문제를 풀기 위해서는 물의 총 부피와 건조한 물의 부피를 구해야 합니다. 물의 총 부피는 2kg의 물의 질량과 물의 비체적을 곱하여 구할 수 있습니다.

물의 총 부피 = 2kg × 0.00104 m^3/kg = 0.00208 m^3

다음으로, 건조한 물의 부피를 구하기 위해서는 물의 총 부피에서 증기의 부피를 빼면 됩니다. 이때, 증기의 부피는 물의 질량과 건포화증기 비체적을 곱하여 구할 수 있습니다.

증기의 부피 = 2kg × 1.672 m^3/kg = 3.344 m^3

따라서, 건조한 물의 부피는 다음과 같이 구할 수 있습니다.

건조한 물의 부피 = 물의 총 부피 - 증기의 부피 = 0.00208 m^3 - 3.344 m^3 = -3.342 m^3

이 결과는 음수이므로, 건조한 물의 부피는 0보다 작다는 것을 의미합니다. 이는 물이 증기로 전환되어 용기 안에서 압력이 증가하고 부피가 감소했다는 것을 나타냅니다.

따라서, 이 문제에서는 건도를 구할 수 없습니다. 따라서, 보기에서 정답이 될 수 있는 것은 없습니다.

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