해설 보기
정답포화증기를 공급할 경우 q=0이 되어 공급선 기울기가 0(수평선)이 됩니다.
핵심 개념
증류탑 원료 공급선(q-line)의 기울기와 원료 상태
증류탑의 원료 공급선(q-line)은 원료의 열적 상태를 나타내는 q값에 따라 기울기가 결정되며, 기울기는 q/(q-1)로 표현됩니다. 여기서 q는 원료 중 액체가 차지하는 몰분율로 볼 수 있습니다. q=1인 포화액체는 기울기가 무한대(수직선), q=0인 포화증기는 기울기가 0(수평선)이 됩니다. 0<q<1인 액-증기 혼합 원료는 양의 기울기, q>1인 과냉각 액체나 q<0인 과열 증기는 각각 다른 기울기를 갖습니다. 따라서 기울기가 영(0)이 되려면 q=0, 즉 포화증기 상태의 원료를 공급해야 합니다.
선지별 해설
①액체와 증기의 혼합 원료는 0<q<1이므로 공급선 기울기 q/(q-1)이 양의 값을 가지며, 0이 아니므로 틀렸습니다.
②포화증기는 q=0이므로 기울기 q/(q-1)=0/(0-1)=0이 되어 공급선이 수평선이 됩니다. 정답입니다.
③포화액체는 q=1이므로 기울기 q/(q-1)이 분모가 0이 되어 무한대(수직선)가 됩니다. 기울기 0이 아니므로 틀렸습니다.
④과열 증기는 q<0이므로 기울기 q/(q-1)이 0과 1 사이의 양의 값을 가지며, 0이 아니므로 틀렸습니다.
해설 보기
정답비활성물질 몰수 보존식(100×0.2 = 유출×0.1)으로부터 유출 유속은 200 mol/s입니다.
핵심 개념
비활성물질(불활성 성분)을 이용한 물질수지 계산
정상상태 반응기에서 반응에 참여하지 않는 비활성물질(불활성 성분)은 유입량과 유출량이 항상 같습니다. 이 성질을 이용하면 비활성 성분을 '기준(tie 성분)'으로 삼아 전체 유출 유속을 계산할 수 있습니다. 유입 흐름에서 비활성물질 몰수는 (유입 유속 × 유입 조성)이고, 이 값이 유출 흐름에서 (유출 유속 × 유출 조성)과 같아야 합니다. 반응물이 100% 전환되어 조성이 바뀌더라도 비활성 성분의 절대 몰수는 보존된다는 점이 계산의 핵심입니다.