【화공열역학】 2026 국가공무원 5급(기술) 제1문

2026 국가공무원 5급(기술) 제1문^]

 

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a. 열역학 제1법칙 

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Q. 정상상태로 운전되는 가역 단열 노즐에 온도 450 ℃의 수증기를 1 m/s의 속도로 주입하고 있다. 수평으로 설치된 이 노즐 출구에서의 수증기의 속도와 압력은 각각 700 m/s, 0.1 MPa이다. 수증기의 상태방정식은 PV = nRT를 만족하고, 수증기의 정압 열용량은 절대온도(T)와 C_p^ig / R = 3.47 + (1.45 × 10^-3) T의 관계식이 성립한다. 다음 물음에 답하시오. (단, 절대온도 = 섭씨온도 + 273.15이고, 기체상수는 R = 8.314 J·mol^-1·K^-1이며, 수증기의 분자량은 18.0 g/mol이다)

 

Q1. 노즐 출구에서 수증기의 온도[℃]를 소수점 둘째 자리까지 구하시오.

  

A1.

 

에너지 보존 법칙을 쓰자.

참고로, 엔탈피는 유동 에너지이고, nC_p^ig ΔT 의 단위는 에너지로 K = (1/2) mV²과 대응된다. 

 

 

Q2. 노즐 입구로 유입되는 수증기의 압력[MPa]을 소수점 둘째 자리까지 구하시오.

  

A2.

수증기의 상태방정식을 쓰자.

P_iV_i / n_iT_i = P_fV_f / n_fT_f ⇔ P_i / T_i = (P_f / T_f) × (V_f / V_i) = (P_f / T_f) × 700 ⇔ P_iT_f = 72.315 MPa·K  

∴ P_i = 0.11983 MPa 

 

입력: 2026.07.14 23:42