화공기사(구) 기출문제·모의고사·오답노트·자동채점

2021년03월07日 21번

[단위조작 및 화학공업양론]
어떤 기체의 열용량 관계식이 아래와 같을 때, 영국표준단위계로 환산하였을 때의 관계식으로 옳은 것은? (단, 열량단위는 Btu, 질량단위는 pound, 온도단위는 Fahrenheit을 사용한다.)

  • ① CP= 16.189 + 0.0583T
  • ② CP= 7.551 + 0.0309T
  • ③ CP= 4.996+ 0.0056T
  • ④ CP= 1.544 + 1.5223T
(정답률: 34%)

문제 해설

주어진 관계식은 CP = 1.544 + 1.5223T 이다. 이를 영국표준단위계로 환산하면, 열용량의 단위는 Btu/°F·lb 이다. 하지만 정답 보기 중에는 이와 다른 단위를 사용한 것들이 있다. 따라서 영국표준단위계로 환산한 관계식을 구해야 한다.

먼저, 온도의 단위를 Celsius에서 Fahrenheit로 변환해야 한다. 이를 위해서는 다음과 같은 식을 사용한다.

°F = (9/5)×°C + 32

따라서, T(°F) = (9/5)×T(°C) + 32 이다.

이제, CP = 1.544 + 1.5223T(°C) 을 Btu/°F·lb 단위로 변환해야 한다. 이를 위해서는 다음과 같은 식을 사용한다.

1 Btu/°F·lb = 1.8 J/K·g (1 pound = 0.453592 kg)

따라서, CP = (1.544 + 1.5223×(9/5)×T(°F) + 32)×1.8/0.453592 이다.

이를 계산하면, CP = 4.996+ 0.0056T(°F) 이므로, 정답은 "CP = 4.996+ 0.0056T" 이다.

따라서, 이 관계식은 영국표준단위계로 환산한 결과이다.

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