모두CBT

질소의 정압 몰열용량 Cp [J/molㆍK] 가 다음과 같고 1mol의… | [가스기능장 필기] 12년 2회차 기출문제 상세 페이지

1[가스기능장 필기] 12년 2회차
질소의 정압 몰열용량 Cp [J/molㆍK] 가 다음과 같고 1mol의 질소를 1atm 하에서 600℃ 로부터 20℃로 냉각하였을 때 발생하는 열량은 약 몇 kJ 인가? (단, R 은 이상기체상수이다.)
문제 이미지
1
15.6
2
16.6
3
17.6
4
18.6
해설

그림의 몰열용량 식 CpR=3.3+0.6×10−3T\dfrac{C_p}{R}=3.3+0.6\times10^{-3}T 를 온도로 적분하면 정압 냉각에서 주고받은 열량이 나온다.
Q=∫T1T2Cp dT=R[3.3(T2−T1)+0.3×10−3(T22−T12)]Q=\int_{T_1}^{T_2}C_p\,dT=R\left[3.3(T_2-T_1)+0.3\times10^{-3}(T_2^{2}-T_1^{2})\right]

600 ℃ = 873 K, 20 ℃ = 293 K 를 대입하면
3.3×(−580)=−19143.3\times(-580)=-1914
0.3×10−3×(2932−8732)=−202.90.3\times10^{-3}\times(293^{2}-873^{2})=-202.9
Q=8.314×(−2116.9)≈−1.76×104 JQ=8.314\times(-2116.9)\approx-1.76\times10^{4}\,\mathrm{J}

음의 부호는 질소가 열을 내놓았다는 뜻이므로 발생 열량은 약 17.6 kJ 이다. 비열을 상수로 보고 Cp=3.5RC_p=3.5R 로 어림해도 16.9 kJ 정도가 나와 같은 자릿수를 확인할 수 있다.

내용에 오류가 있거나 최신 법령·기준과 다른 부분이 보이면 알려주세요. 확인 후 반영하겠습니다.