質問: エクセルギーの問題 1m^3の容器内の空気が0.1kpaの真空に保たれていて、その温度は周囲温度25°Cに等しいとする。この系のエクセルギーを求めよ。ただし空気中のガス定数は287j/kg・kとする という問題が分かりません。 答えは100kjだそうです。 エクセルギーとは反応前の数値、反応後の結果がないと出せないのではないでしょうか? あと「1m^3の容器内の空気が0.1kpaの真空に保たれていて」という表現が理解できません・・・。
回答: まず標準状態の定義を示します。標準状態...25[°C]=298.15[k]かつ101325[pa]の状態のことである。 標準状態における空気の密度は1.2928[kg/m^3] この問題では0.1[kpa]=100[pa]なので、簡単に比をとり密度を計算すると100:101325=x:1.2928 ゆえにx=0.001276[kg/m^3] 1[m^3]の容器で考えているので密度はそのままx=0.001276[kg/m^3] 全エネルギーeを計算します。 ガス定数287[j/kg k]より、e=287×(25+273.15)×0.001276=109.1861[j] エクセルギーとは有効エネルギーのことで、全エネルギーから無効エネルギーを差し引いたもの。つまり取り出し可能なエネルギーのことです。この系では周囲と温度が等しい(エントロピー変化量が0)ので無効エネルギーは考える必要はない。よって全エネルギーがそのままエクセルギーになります。 「1m^3の容器内の空気が0.1kpaの真空に保たれていて」という表現は「標準状態における圧力(101325[pa])よりも十分に低い圧力に保たれている」ということですね。 指定されている答えの100[kj]と全然違いますが...この回答に不審な点があるかたどなたかお願いします。