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그림은 단열 조작에서 에너지수지식의 도식적 표현이다. 발열반응의 경우 … | [화공기사 필기] 16년 2회차 기출문제 상세 페이지

1[화공기사 필기] 16년 2회차
그림은 단열 조작에서 에너지수지식의 도식적 표현이다. 발열반응의 경우 불활성 물질을 증가시켰을 때 단열 조작선은 어느 방향으로 이동하겠는가? (단, 실선은 불활성 물질이 없는 경우를 나타낸다.)
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해설

발열반응에서 불활성 물질을 늘리면 단열 조작선은 기울기가 커져 등온조건을 나타내는 수직선 쪽으로 이동한다. 그림 오른쪽(ΔHr<0) 영역에서 실선이 안쪽 점선으로 옮겨가는 방향이다.

단열 조작의 에너지수지는 xA=Cp(TT1)ΔHrx_A=\dfrac{C_p(T-T_1)}{-\Delta H_r} 이므로, 조작선의 기울기는 dxAdT=CpΔHr\dfrac{dx_A}{dT}=\dfrac{C_p}{-\Delta H_r} 이다.

불활성 물질은 반응에 참여하지 않으면서 혼합물의 열용량 Cp만 키우므로 기울기가 커지고, 같은 전화율에서 온도 상승 폭이 작아진다. 불활성 물질이 아주 많아지면 온도가 거의 오르지 않아 등온 수직선에 수렴한다.

바깥쪽으로 더 눕는 점선은 열용량이 오히려 작아진 경우이고, 그림 왼쪽의 두 점선은 ΔHr>0인 흡열반응 영역이라 이 문항의 조건과 맞지 않는다.

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