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1[7급 국가직 반응공학] 25년 1회차

정상상태 단열 연속교반탱크반응기(CSTR)에서 반응물 A 80 %, 비활성 물질 I 20 %를 원료로 공급하여 상변화 없는 비가역 액상 발열 기초반응  $\mathrm{A}\rightarrow\mathrm{B}$ 를 진행한다. 반응기 입구와 출구의 온도가 각각 600 K, 700 K이고 출구에서 A의 전환율이 0.5일 때, 이 반응의 반응열[cal mol^-1]은? (단, A, B, I의 열용량은 각각 20 cal mol^-1 K^-1, 20 cal mol^-1 K^-1, 40 cal mol^-1 K^-1이고, 열용량과 반응열은 온도에 상관없이 일정하며, 교반기에 의한 일은 무시한다)

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해설

이 반응의 반응열은  $-6000\ \mathrm{cal\,mol^{-1}}$  이다.
A 1 mol 공급 기준  $\Theta_{\mathrm{I}}=\dfrac{0.2}{0.8}=0.25$  이고, A와 B의 열용량이 같아  $\Delta C_p=0$  이다.
단열 에너지수지:  $\sum\Theta_iC_{pi}(T-T_0)=-\Delta H_{\mathrm{R}}X$ 
대입:  $(20+0.25\times40)(700-600)=-\Delta H_{\mathrm{R}}(0.5)$ 
결과:  $3000=-0.5\Delta H_{\mathrm{R}}\ \Rightarrow\ \Delta H_{\mathrm{R}}=-6000$ 
 $-3000$  은 현열 증가량을 전환율 0.5로 나누지 않은 값이다.
 $-4000$  은 불활성 물질의 열용량을 빠뜨리고 계산한 값이다.

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