예제 1
피스톤이 장치된 실린더에 공기가 압력 200kPa, 부피가 2m3에서 등온과정으로 압력 150kPa로 팽창한다. 이때 실린더가 한 일을 구하라.
풀이
예제 2
피스톤이 장치된 실린더에 공기가 압력 200kPa, 부피가 2m3에서 n=1.5인 폴리트로픽 과정으로 압력 100kPa로 팽창한다. 이때 실린더가 한 일을 구하라.
풀이
보충설명
예제 3
그림처럼 스프링 상수 10 kN/m 인 스프링이 설치되어 있는 피스톤-실린더가 있다. 압력 100 kPa에서 피스톤이 x1위치에 있다가 실린더에 열을 서서히 가하여 실린더 내의 유체가 압력 400kPa이 되었고 x2의 위치에 멈추었다. (1) 이 과정 중에 피스톤이 스프링에 한 일을 구하라. (2) 피스톤이 외부에 한 일을 구하라. 단 팽창과정에서 마찰 손실은 없고 압력은 아주 천천히 증가한다. 피스톤의 면적은 0.02 m2이고 피스톤의 무게는 무시하라. 대기압은 100 kPa이다.
풀이
(2) 피스톤이 외부에 한 일은 스프링에 한 일과 대기에 한 일의 합이다. 대기압은 일정 압력이므로 대기에 한 일은 다음과 같다.
따라서 피스톤이 외부에 한 일은 1800 + 1200 = 3000J이다.
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