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온도차이 ΔT, 열전도도 k, 두께 x, 열전달 면적 A인 평면벽을 통… | [9급 국가직 화학공학일반] 18년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[9급 국가직 화학공학일반] 18년 1회차
온도차이 ΔT, 열전도도 k, 두께 x, 열전달 면적 A인 평면벽을 통한 1차원 정상상태 열흐름 속도는 Q이다. 벽의 열전도도 k가 4배 증가하고 두께 x가 2배 증가할 때, 열흐름 속도는?
1
Q/2
2
Q
3
2Q
4
4Q
해설

평면벽 전도 열흐름은 열전도도에 비례하고 두께에 반비례하므로, k가 4배·x가 2배가 되면 열흐름 속도는 2Q가 된다.

1차원 정상상태 전도(푸리에 법칙): Q=kA ΔTxQ=\dfrac{kA\,\Delta T}{x}

변경 후: Q′=(4k)A ΔT2x=2⋅kA ΔTx=2QQ'=\dfrac{(4k)A\,\Delta T}{2x}=2\cdot\dfrac{kA\,\Delta T}{x}=2Q

열전도도 증가 효과(4배)가 두께 증가에 따른 저항 증가 효과(2배)보다 크므로 열흐름은 2배로 증가하며, Q/2·Q·4Q는 비례 관계를 잘못 적용한 값이다.

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