해설 보기
정답−30 kJ — 생성물 합(−1,604)에서 반응물 합(−1,574)을 뺀 값입니다.
핵심 개념
표준생성엔탈피와 헤스의 법칙 — 표준반응엔탈피 계산
표준반응엔탈피(ΔH°rxn)는 헤스의 법칙에 따라 '생성물의 표준생성엔탈피 합 − 반응물의 표준생성엔탈피 합'으로 구합니다. 이때 각 물질의 ΔHf°에 반드시 화학반응식의 양론계수를 곱해서 더해야 합니다. 즉 ΔH°rxn = Σ(νi·ΔHf°)생성물 − Σ(νi·ΔHf°)반응물 입니다. 이 문제는 반응식이 2A + B → 4C + D로 주어졌고 실제 투입량도 A 2 mol에 B는 충분량이므로, 반응식 1회 진행분(반응 진척도 1)에 해당하는 값을 그대로 계산하면 됩니다. 부호가 음수면 발열, 양수면 흡열 반응입니다.
선지별 해설
①생성물 = 4×(−250.5) + 1×(−602) = −1,002 − 602 = −1,604 kJ, 반응물 = 2×(−272) + 1×(−1,030) = −544 − 1,030 = −1,574 kJ입니다. 따라서 ΔH° = −1,604 − (−1,574) = −30 kJ이므로 정답입니다.
②−15 kJ는 정답 −30 kJ를 다시 2로 나눈 값으로, 'A 1 mol당' 값을 구한 셈입니다. 반응식이 이미 A 2 mol 기준으로 쓰였으므로 나눌 필요가 없어 틀렸습니다.
③25는 반응온도 25 ℃를 그대로 옮겨 적은 함정 선지이며, 엔탈피 계산 결과와는 아무 관련이 없습니다. 또한 부호도 발열(−)과 반대여서 틀렸습니다.
④449.5는 양론계수를 곱하지 않고 단순히 (−250.5 − 602) − (−272 − 1,030) 식으로 계산했을 때 나오는 값입니다. 계수 4와 2를 빠뜨린 오답이므로 틀렸습니다.
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정답압축성 유체 — 베르누이식은 밀도가 일정한 비압축성 유체를 가정하므로 이것이 가정이 아닙니다.
핵심 개념
베르누이식의 성립 가정
베르누이식 ΔP/ρ + Δu²/2 + gΔz = 0은 기계적 에너지 수지식에서 마찰손실항과 축일항을 모두 0으로 놓았을 때 얻어지는 특수한 형태입니다. 따라서 성립 조건은 ① 마찰이 없는 이상유체(비점성) 흐름, ② 펌프·터빈 등 축일(shaft work)의 출입이 없음, ③ 정상상태(steady state) 흐름, ④ 밀도가 일정한 비압축성 유체, ⑤ 동일한 유선(유관)을 따른 적용입니다. 특히 식에서 ρ를 상수로 두고 ΔP를 그대로 ρ로 나눈 형태 자체가 '비압축성'을 전제로 한 것이므로, 압축성 유체는 가정이 될 수 없습니다.