9급국가직공무원 2011-04-09 화학공학일반 9번 문제 해설

문제 요약:
목재 벽 두께 10 cm, 외부 온도 0℃, 내부 온도 25℃일 때 단위면적당 열전달 속도를 구하시오 (열전도도: 0.1 kcal/m·hr·℃).

정답: 1번 (0.42)

근거:
- 열전달 공식: q = -k · A · (Δ T/Δ x)
- 여기서 q 는 열전달 속도, k 는 열전도도, A 는 면적, Δ T 는 온도차, Δ x 는 두께입니다.
- 단위 변환: 시간 단위를 min으로 변환 (1 hr = 60 min)
- k = 0.1 \, kcal/m · hr · ^\circC = 0.1 ÷ 60 = 0.00167 \, kcal/m · min · ^\circC
- 값 대입:
- Δ T = 25^\circC - 0^\circC = 25^\circC
- Δ x = 10 \, cm = 0.1 \, m
- q = -0.00167 × (25/0.1) = 0.4175 \, kcal/m² · min
- 반올림: 0.42 kcal/m2·min

오답 포인트:
- 시간 단위 미변환: 시간 단위를 정확히 변환하지 않은 경우 오답 가능.
- 온도차 오해: 온도차를 잘못 계산하면 정확한 값 산출 불가.

핵심 개념:
- 열전도도와 온도차를 이용한 열전달 공식 이해 필수.
- 단위 일관성 유지 중요 (시간 단위 변환 포함).

마무리 요약:
내부 온도를 유지하기 위한 열전달 속도는 벽의 두께와 열전도도에 따라 정확히 계산되었으며, 올바른 단위 변환과 공식 적용으로 0.42 kcal/m2·min을 얻었습니다.