2009 국가직 7급 화공열역학 문제 정답

 

화공열역학정답(2021-03-30 / 235.0KB / 211회)

 

 화공열역학 봉 책형 1 쪽 화공열역학 문 1. 기체의 밀도를 계산하기에 적합한 식이 아닌 것은? ① Virial 식 ② Rackett 식 ③ Benedict-Webb-Rubin 식 ④ Soave-Redlich-Kwong 식 문 2. Clapeyron식을 이용하여 순수한 물질의 잠열을 계산하는데 필요하지 않은 정보는? ① 상전이 온도 ② 상전이에 수반되는 부피변화 ③ 증기압 대 온도 곡선 ④ 온도변화에 대한 부피변화의 비 문 3. Carnot 열기관이 327 °C의 열원으로부터 열을 흡수하여 일을 하고 127 °C의 흡열부에 500 J의 열을 방출한다. 다음 설명 중 옳지 않은 것은? ① 열원에서 흡수한 열량은 750 J이다. ② 열기관의 효율은 약 0.33이다. ③ 흡열부의 엔트로피 변화는 1.25 J/K이다. ④ 열원의 엔트로피 변화는 － 0.75 J/K이다. 문 4. 다음 설명 중 가장 적절한 것은? ① 모든 유체를 팽창시키면 항상 온도가 감소한다. ② 모든 유체를 압축시키면 항상 액화가 진행된다. ③ 터빈을 통한 단열가역팽창은 등엔트로피 과정이다. ④ 냉동용량이 같은 냉동기에서는 성능계수가 작을수록 일이 적게 소모된다. 문 5. 역행응축(retrograde condensation)현상과 관련된 내용으로 옳은 것은? ① 가역 열기관의 효율이 최대점에 이를 때 발생한다. ② 임계점 이상에서 원하는 성분을 응축시켜 분리시키는 방법이다. ③ 역행응축 현상을 보이는 용액은 증류에 의해 분리시킬 수 없다. ④ 일정온도의 포화증기상태에서 압력을 감소시킬 때 액화가 일어난다. 문 6. 다음은 열기관의 효율을 높이기 위하여 superheater, reheater, 2단 터빈을 갖추고 있는 공정을 나타낸 그림이다. 이 공정에서 펌프를 통해 공급된 유체는 보일러에서 포화증기압 이상으로 가열된 후, 첫번째 터빈에서 팽창된다. 이후 유체는 다시 reheater 에서 재가열되어 두번째 터빈에서 팽창된 다음 응축기에서 응축 된다. 이 공정을 가장 알맞게 표현한 T-S 도표는? Qin Win 펌프 응축기 Qout Wout superheater 2단터빈 reheater 보일러 ① S T ② T S ③ T S ④ T S 문 7. 45 °C, 10 kPa의 물이 단열펌프로 들어가서 100 kPa로 방출된다. 이때, 물의 비부피는 1,000 cm3/kg이며, 펌프의 효율은 0.5 이다. 펌프가 한 일[J/kg]은? ① 45 ② 90 ③ 180 ④ 220 문 8. 다음의 반응이 1,100 K와 1기압 조건에서 일어난다. CO(g) + H2O(g) → CO2(g) + H2(g) 주어진 조건에서 반응평형상수(K)는 1.0 이고, 혼합기체는 이상기체 혼합물이라 가정한다. 1몰 CO 와 1몰 H2O 가 반응하여 평형에 도달하였을 때, 혼합물 중 H2O 의 분율은? ① 0.50 ② 0.45 ③ 0.30 ④ 0.25 화공열역학 봉 책형 2 쪽 문 9. 화학반응평형과 관련한 설명 중 옳지 않은 것은? ① 일정 압력에서 표준반응열이 0보다 크면 온도증가에 따라 화학반응평형상수는 증가한다. ② 총 양론계수가 음수이면 일정 온도에서 압력이 증가함에 따라 평형전환율은 증가한다. ③ 이상기체반응에서 화학반응평형상수는 분압만으로 계산할 수 있다. ④ 액상반응의 화학반응평형상수는 활동도로 계산하지만, 이상 용액인 경우에는 증기압으로 계산한다. 문 10. 90 °C, 250 kPa에서 액체로 존재하는 2성분 혼합물이 있다. 혼합물을 일정 온도로 유지하면서 압력을 서서히 감소시킬 때, 최초로 기포가 발생하는 압력[kPa]은? (단, 액체 혼합물을 구성하는 성분 1의 몰분율은 0.4이다. 그리고 90 °C에서 성분 1의 증기압은 200 kPa, 성분 2의 증기압은 50 kPa이다. 이 계는 Raoult의 법칙이 적용 된다고 가정한다) ① 80 ② 110 ③ 120 ④ 140 문 11. 아래 그림은 상태 1에서 2로 변화하는 가역과정의 경로를 나타낸 도표들이다. 여기서 (a)와 (b)로 표시된 면적이 의미하는 열역학적 성질을 순서대로 나열한 것은? P V 2 1 • • ( a ) T S 2 1 • • ( b ) ① 엔트로피, 엔탈피 ② 일, 엔탈피 ③ 일, 열 ④ 엔트로피, 열 문 12. 다음 중 시량성질(extensive property)에 속하지 않는 것은? ① 표면장력[dyn/cm] ② 내부에너지[J] ③ 엔트로피[J/K] ④ 부피[m3] 문 13. 아래 그림과 같이 계가 상태 a에서 b로 acb의 경로를 따라 변화 할 때, 50 J의 열이 외부로부터 계로 유입되고 계는 10 J의 일을 외부로 행한다. 만일, 상태 a에서 b로 adb의 경로를 따라 변화할 때 계가 외부로 한 일이 20 J이라면, 다음 중 옳지 않은 것은? P a d b c V • • • • ① 경로 acb를 따라 변화할 때 내부에너지는 40 J 증가한다. ② 경로 adb를 따라 변화할 때 계로 유입되는 열량은 60 J 이다. ③ 경로 bda를 따라 변화할 때 내부에너지는 40 J 증가한다. ④ 경로 bca를 따라 변화할 때 내부에너지는 40 J 감소한다. 문 14. 다음 설명 중 옳지 않은 것은? ① 이상기체의 Joule-Thomson 계수는 0이다. ② 이상기체로 간주되는 모든 기체의 정압열용량은 같다. ③ 이상기체의 내부에너지와 엔탈피는 온도만의 함수이다. ④ 이상기체는 응축하지 않는다. 문 15. 이상기체 혼합물의 성질에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 혼합에 의한 부피 변화는 없다. ② 혼합에 의한 엔탈피 변화는 없다. ③ 혼합에 의한 깁스에너지 변화는 없다. ④ 각 성분의 퓨개시티 계수는 1.0 이다. 문 16. 기체터빈 동력장치를 압축비 4로 운전하고 있다. 이 장치에 사용 되는 작동유체를 열용량비(    )가 2인 이상기체로 가정할 경우, 이 동력장치의 효율은? ① 0.1 ② 0.2 ③ 0.4 ④ 0.5 문 17. Maxwell 관계식과 이상기체 상태방정식을 적용하여         를 정리한 결과는? ① R/V ② －R/V ③ －R/P ④ 1 문 18. 다음 중 옳지 않은 것은? ① 단순유체(아르곤, 크립톤, 크세논)의 이심인자는 0이다. ② van der Waals 상태방정식의 임계압축인자는 물질에 관계없이 일정하다. ③ 주어진 온도에서 기-액평형을 이루는 순수성분 계의 경우, 액상의 압축인자는 기상의 압축인자보다 크다. ④ 순수화학종의 이심인자는 특정 환산온도에서 증기압을 기준 으로 결정된다. 문 19. 증기압축 냉동기에 R-134a를 냉매로 사용하고 있다. 만일 이 냉동기가 저온에서 흡수한 열량이 2.7 kW이고 압축기에서 소모되는 알짜일은 1.2 kW라면, 냉동기의 성능계수는? ① 3.85 ② 3.25 ③ 2.85 ④ 2.25 문 20. 6,000 kPa, 823 K의 과열수증기 1 kg/s가 외부 온도인 300 K의 포화액체로 변화하는 과정을 활용하여 얻을 수 있는 최대의 일 [kW]은? (단, 과열수증기와 포화액체의 엔탈피와 엔트로피는 다음 표와 같다) 엔탈피(kJ/kg) 엔트로피(kJ/kg․K) 과열수증기 3,540.0 7.0 포화액체 113.0 0.4 ① 1,347 ② 1,447 ③ 1,547 ④ 1,647