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1[가스기사 필기] 20년 2회차

100kPa, 20℃ 상태인 배기가스 0.3m³을 분석한 결과 N₂ 70%, CO₂ 15%, O₂ 11%, CO 4%의 체적률을 얻었을 때 이 혼합가스를 150℃인 상태로 정적가열할 때 필요한 열전달량은 약 몇 kJ 인가? (단, N₂, CO₂, O₂, CO의 정적비열[kJ/kg·K]은 각각 0.7448, 0.6529, 0.6618, 0.7445 이다.)

해설

이상기체상태방정식으로 전체 몰수를 구하면 $n = \dfrac{PV}{RT} = \dfrac{100 \times 0.3}{8.314 \times 293} \approx 0.01232\,kmol$ 이다.

체적률대로 성분별 몰수와 분자량을 곱해 질량을 구하면 N₂ 약 0.2414kg, CO₂ 약 0.0813kg, O₂ 약 0.0434kg, CO 약 0.0138kg이 되고, 정적가열이므로 각 성분의 질량과 정적비열을 곱한 값을 모두 더한 뒤 온도차 $\Delta T = 150-20=130K$ 를 곱한다.

계산하면 $Q \approx 130 \times (0.2414\times0.7448+0.0813\times0.6529+0.0434\times0.6618+0.0138\times0.7445) \approx 35\,kJ$ 로 근사값과 일치한다.

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