2021년 2회 가스기사 기출문제 해설 - 26번,27번,28번,29번,30번

26. 프로판 $1Sm^3$을 공기과잉률 1.2로 완전 연소시켰을 때 발생하는 건연소 가스량은 약 몇 $Sm^3$ 인가?

 

1) 28.8

2) 26.6

3) 24.5

4) 21.1

 

답: 2

 

프로판의 연소반응식

 

$C_3H8 + 5O_2 \rightarrow  3CO_2+4H_2O $

 

건연소 가스량은 $H_2O$를 제외한 생성물의 양을 뜻한다.

 

과잉공기율이 1.2이다. 이것을 1 + 0.2로 나눠보자.

 

1에 포함된 산소는 프로판과 모두 반응한다. 하지만 0.2에 포함된 산소는 프로판과 반응하지 않는다. 

 

먼저 연소반응을 통해 생성된 물질의 양을 먼저 계산해보자.

 

프로판 : 산소 = 1 : 5 이므로 

 

프로판과 반응한 산소의 양은 $5m^3$이다. $1m^3$의 프로판과 $5m^3$의 산소는 연소해서 물과 이산화탄소로 바뀐다. 

 

연소반응식에 따라 $3m^3$의 이산화탄소가 발생한다. (물은 계산하지 않음)

 

이제 과잉공기분 0.2를 계산하자.

 

실제로 공급된 산소는 $6m^3$ 이다. 이 중에서 $5m^3$이 연소했으므로 $1m^3$이 남았다. 

 

이제 남은 것은 질소의 양이다. 

 

산소가 총 $6m^3$ 공급되었으므로, 공급된 공기의 양은 6 ÷ 0.21 = $28.57m^3$이다. 여기서 질소의 양을 구하려면 0.79를 곱해준다. 

 

28.57 × 0.79 = $22.57m^3$

 

건연소 가스량

1) 이산화탄소: 3

2) 산소: 1

3) 질소: 22.57

 

합계: 3 + 1 + 22.57 = $26.57m^3$

 

27. 증기원동기의 가장 기본이 되는 동력사이클은?

 

1) 사바테(Sabathe)사이클

2) 랭킨(Rankine)사이클

3) 디젤(Diesel)사이클

4) 오토(Otto)사이클

 

답: 2

 

증기를 이용해 터빈을 가동시키는 가장 기본이 되는 동력사이클은 랭킨사이클이다.

 

디젤, 오토사이클은 자동차엔진의 사이클이다.

 

28. 가연물이 되기 쉬운 조건이 아닌 것은?

 

1) 열전도율이 작다.

2) 활성화에너지가 크다.

3) 산소와 친화력이 크다.

4) 가연물의 표면적이 크다.

 

답: 2

 

활성화에너지가 크다 = 불이 쉽게 붙지 않는다.

 

29. 순수한 물질에서 압력을 일정하게 유지하면서 엔트로피를 증가시킬 때 엔탈피는 어떻게 되는가?

 

1) 증가한다.

2) 감소한다.

3) 변함없다.

4) 경우에 따라 다르다.

 

답: 1

 

엔트로피 변화량 공식

$\Delta S = C_pln\frac{T_2}{T_1} - Rln\frac{P_2}{P_1}$

 

압력이 일정하므로 우변의 2번째 항은 지워진다.

 

$\Delta S = C_pln\frac{T_2}{T_1} $ > 0 라는 것은 온도가 증가한다는 것을 뜻한다. 

 

$\Delta H = mC_p(T_2-T_1)$ 이므로 엔탈피도 증가한다. 

 

30. 다음 중 가역과정이라고 할 수 있는 것은?

 

1) Carnot 순환

2) 연료의 완전연소

3) 관내의 유체의 흐름

4) 실린더 내에서의 급격한 팽창

 

답: 1

 

Carnot 순환(카르노 순환)은 많은 순환(Cycle) 중 유일하게 가역과정이다. 나머지 사이클은 모두 비가역과정이다.