해설 보기
정답압축기 토출 측은 과열 증기, 응축기 후단은 과냉각 액체입니다.
핵심 개념
실제 증기압축식 냉동사이클의 상태점 - 과열증기와 과냉각액
이론 사이클에서는 압축기가 건포화증기를 흡입해 과열증기로 토출하고, 응축기 출구에서 포화액이 나온다고 봅니다. 그러나 실제 사이클에서는 압축기 보호를 위해 흡입증기에 과열도를 주고, 압축 과정에서 온도가 더 올라가므로 토출 측 냉매는 확실한 과열증기 상태가 됩니다. 또 응축기에서는 응축이 끝난 뒤에도 냉각수·냉각공기와 계속 열교환이 이루어지므로, 응축기 후단(출구)의 냉매는 포화온도보다 더 낮아진 과냉각 액체가 됩니다. 과냉각은 플래시가스 발생을 억제하고 냉동효과를 키워 주는 이점이 있어 실제 장치에서 의도적으로 확보하는 상태이기도 합니다.
선지별 해설
①토출 측이 과열 증기인 것은 맞지만, 응축기 후단은 응축이 끝난 뒤 더 냉각되어 과냉각 액체가 되므로 '포화 증기'는 틀렸습니다.
②압축기 토출 냉매는 단열압축으로 온도가 크게 상승해 포화 증기가 아니라 과열 증기 상태입니다.
③토출 측은 압축열로 포화온도보다 높은 과열 증기, 응축기 후단은 응축 후 추가 냉각으로 포화온도보다 낮은 과냉각 액체가 되어 실제 사이클과 일치합니다.
④두 상태가 서로 뒤바뀐 선지입니다. 토출 측이 액체일 수는 없고, 응축기 후단이 증기로 남아 있으면 팽창밸브와 증발기가 정상 작동하지 못합니다.
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정답에너지가 생성·소멸되지 않는다는 A와 에너지 총량이 일정하다는 B가 제1법칙의 내용입니다.
핵심 개념
열역학 제1법칙 - 에너지 보존 법칙
열역학 제1법칙은 에너지 보존 법칙으로, 에너지는 새로 생성되거나 소멸되지 않고 형태만 바뀌며 그 총량은 일정하다는 내용입니다. 밀폐계에 대해 dU = δQ - δW로 표현되며, 계에 들어온 열은 내부에너지 증가와 계가 한 일의 합과 같습니다. 반면 열이 스스로 고온에서 저온으로만 흐른다는 것, 그리고 열을 100% 일로 바꾸는 기관은 만들 수 없다는 것은 에너지의 '양'이 아니라 '방향과 질'을 다루는 열역학 제2법칙의 내용입니다. 제1법칙은 에너지의 양적 보존, 제2법칙은 과정의 비가역성과 방향성을 규정한다는 점으로 구분해 기억하면 됩니다.