2000 L で圧力 0.10 MPaの気体 2.0 kg が 600 kJ の内部エネルギーを持っているとき、この気体の比エンタルピーを求める問題です。

1. 問題の内容

2000 L で圧力 0.10 MPaの気体 2.0 kg が 600 kJ の内部エネルギーを持っているとき、この気体の比エンタルピーを求める問題です。

2. 解き方の手順

比エンタルピー $h$ は、エンタルピー $H$ を質量 $m$ で割ったものです。

$h = \frac{H}{m}$

エンタルピー $H$ は、内部エネルギー $U$ と圧力 $P$、体積 $V$ を用いて次のように表されます。

$H = U + PV$

与えられた値をSI単位に変換します。

体積 $V = 2000 \text{ L} = 2 \text{ m}^3$

圧力 $P = 0.10 \text{ MPa} = 0.10 \times 10^6 \text{ Pa} = 1.0 \times 10^5 \text{ Pa}$

質量 $m = 2.0 \text{ kg}$

内部エネルギー $U = 600 \text{ kJ} = 600 \times 10^3 \text{ J}$

エンタルピー $H$ を計算します。

$H = U + PV = 600 \times 10^3 \text{ J} + (1.0 \times 10^5 \text{ Pa}) \times (2 \text{ m}^3) = 600000 \text{ J} + 200000 \text{ J} = 800000 \text{ J} = 800 \text{ kJ}$

比エンタルピー $h$ を計算します。

$h = \frac{H}{m} = \frac{800 \text{ kJ}}{2.0 \text{ kg}} = 400 \text{ kJ/kg}$

3. 最終的な答え

400 kJ/kg