7급 국가직 전달현상 2021년 기출문제

닫힌계에 300 kcal의 열이 유입되는 동안 계가 350 kcal의 일을 외부로 수행할 때, 계의 내부에너지 변화의 크기[kcal]는?

내경 5 cm의 원통형 수평관에 비압축성 유체가 0.25 kg s^-1의 유량으로 흐를 때, 평균 유속[m s^-1]은? (단, 유체의 밀도는 1,000 kg m^-3이다)

반지름이 50 cm인 구형 모양의 물체가 물속에 완전히 잠겨 있을 때, 이 물체에 작용하는 부력[N]은? (단, 물속에 잠긴 물체의 부피는 일정하며, 물의 밀도는 1,000 kg m^-3, 중력가속도는 10 m s^-2이다)

단면적이 일정한 원통형 수평관을 흐르는 유체에 Hagen-Poiseuille 식을 적용하기 위한 조건으로 옳지 않은 것은?

운동량 확산도(momentum diffusivity)와 물질 확산도(mass diffusivity)가 서로 같을 때, 1의 값을 갖는 무차원 인자는?

수평 방향으로 평행한 두 평판 사이의 간격이 10 cm이다. 아래쪽 평판은 정지되어 있고 평판 사이에 점도가 1 cP인 물이 채워져 있다. 위쪽 평판을 수평 방향으로 10 cm s^-1의 일정한 속도로 움직일 때, 전단응력의 크기[N m^-2]는?

면적이 1,000 cm²이고 두께가 0.5 cm인 고체 판넬이 있다. 정상상태에서 열이 3 J s^-1의 속도로 전도되는 동안 판넬 양쪽 표면의 온도가 각각 24 °C와 26 °C로 유지될 때, 고체 판넬의 열전도도[cal cm^-1 s^-1 K^-1]는? (단, 1 J은 0.24 cal, 판넬과 수직인 방향으로의 열전도만 고려하고, 주어진 온도 범위에서 판넬의 열전도도는 상수이다)

양끝이 열린 지름 2 mm의 유리관을 순수한 물이 들어 있는 용기에 수직으로 넣을 때 유리관에서 상승하는 물의 높이[cm]는? (단, 유리면에서 물의 접촉각은 0 °, 중력가속도는 10 m s^-2, 물의 밀도와 표면장력은 각각 1,000 kg m^-3, 0.1 N m^-1이다)

단열된 용기 안에 있는 50 °C의 유체 100 kg에 500 °C의 강철 10 kg을 넣어 열평형에 도달하였을 때, 유체와 강철의 평형온도[°C]는? (단, 유체와 강철의 비열은 각각 1.4 kJ kg^-1 K^-1, 1.0 kJ kg^-1 K^-1이다)

호수의 수면 온도가 300 K으로 유지될 때, 물에 용해된 공기의 몰분율은? (단, 300 K에서 물의 포화증기압은 2.0 kPa, 300 K에서 물에 용해되는 공기의 Henry 상수는 70,000 bar, 호수 수면에서 대기압은 100 kPa이며, 공기와 수증기는 모두 이상기체이다)

고체 또는 액체 원료에 함유된 특정한 가용성 용질을 용매로 용해시켜 분리하는 공정은?

기체흡수(gas absorption)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

원통형 수평관에 흐르는 비압축성 유체의 완전발달 층류 흐름에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

290 K, 830 kN m^-2에서 공기의 밀도[kg m^-3]는? (단, 공기의 분자량은 29 g mol^-1, 기체상수는 8.3 J mol^-1 K^-1, 공기는 이상기체이다)

1 atm, 25 °C에서 열전도도가 큰 물질부터 순서대로 바르게 나열한 것은?

25 °C, 1 기압 공기에서 물질 A의 확산계수가 0.08 cm² s^-1이고 Schmidt 수가 2일 때, 공기의 동점도[cm² s^-1]는?

등엔트로피 덕트유동에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

피부 온도가 310 K인 사람이 300 K인 초여름에 맑은 공기를 쐬고 있다. 사람 피부의 방출률(emissivity)과 흡수율(absorptivity)은 0.9로 같고, 피부 표면적은 1 m²일 때, 피부의 순 에너지 손실[W]은? (단, Stefan-Boltzmann 상수 ＝ 5.0 × 10^-8 W m^-2 K^-4, 310⁴ ＝ 9.2 × 10⁹이며, 의복은 고려하지 않고 피부와 공기 간 복사에 의한 열전달만 고려한다)

그림과 같이 유리 폭(width)이 각각 0.45 cm이며 그 사이 공기층의 폭이 0.9 cm인 이중창이 있다. 이와 동일한 단열 효과를 내기 위한 단일창을 사용할 때, 단일창의 유리 폭[cm]은? (단, 모든 창의 깊이(depth)와 높이(height)는 같고, 정상상태에서 유리와 공기를 통한 폭 방향으로의 열전도만 고려하며, 공기와 유리의 열전도도는 각각 0.03 W m^-1 K^-1와 0.9 W m^-1K^-1이다)

Knudsen 확산에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면?

ㄱ. Knudsen 수(Kn) ＝ 확산하는 화학종의 평균자유경로기공지름

ㄴ. 1 < Kn < 10인 경우, Kn의 값이 클수록 기체 분자 사이의 충돌보다 기체 분자와 기공 벽 사이의 충돌이 증가한다.

ㄷ. 기공 지름이 확산하는 기체 분자의 평균자유경로보다 크고 기체의 밀도가 높은 경우의 기체 확산을 Knudsen 확산이라고 한다.

그림과 같이 직경이 일정한 수평관에 공기가 흐르고 있다. 물이 채워진 마노미터로 측정한 결과 높이 차가 100 mm일 때, 동일 흐름 선상에 있는 두 지점 A와 B 사이의 압력차[Pa]는? (단, 공기의 밀도는 1 kg m^-3, 물의 밀도는 1,000 kg m^-3, 중력가속도는 10 m s^-2이다)

농도 10 wt%인 소금물이 100 g s^-1의 속도로 증발기로 들어가고 순수한 수증기는 수증기 배출관으로, 농도 50 wt%의 소금물은 생성물 배출관으로 각각 나가는 정상상태 공정에서, 수증기 배출관으로 나가는 수분의 속도[g s^-1]는?

그림과 같이 물제트가 고정된 판에 수직으로 부딪힌다. 판을 고정하기 위한 힘(F)이 48 N이고, 물제트의 유속($u$)이 $\sqrt{\frac{120}{\pi }}$m s^-1일 때, 관의 출구 직경(D)[cm]은? (단, 중력과 마찰은 무시하고, 판에서 물제트는 위아래로 똑같이 반반으로 분리되며, 물의 밀도는 1,000 kg m^-3이다)

동일한 온도와 압력에서 질소(N₂) 기체의 분출(effusion) 속도가 미지의 기체 X의 분출 속도보다 2배 빠를 때, X의 몰질량[g mol^-1]은? (단, 분출은 Graham의 분출 법칙을 따르며, 질소의 몰질량은 28 g mol^-1이다)

열 플럭스(heat flux) 1,000 W m^-2의 빛을 지면에 수직 방향으로 쬘 때, 지면과 60 °의 각도를 이루고 있는 면적 4 m²의 지붕 표면이 받는 열 플럭스[W m^-2]는?