2010 국가직 7급 화공열역학 문제 정답

 

화공열역학정답(2021-04-03 / 187.4KB / 171회)

 

 화공열역학 고 책형 1 쪽 화공열역학 문 1. 다음의 열역학적 성질 중에서 평형상태에 있는 순수물질의 상전이 (phase transition)시에 변하지 않는 것은? ① 내부에너지 ② 엔트로피 ③ 엔탈피 ④ Gibbs에너지 문 2. 열역학 제2법칙에 대한 표현으로 옳지 않은 것은? ① 계에 의해 흡수된 열이 계에 의해 수행된 일로만 전환하는 장치는 없다. ② 한 온도에서 높은 온도로 열을 전달하는 것만으로 구성된 공정은 없다. ③ 총 에너지는 일정하며, 한 에너지 상태에서 다른 에너지 상태로 전환될 뿐이다. ④ 계에 의해 흡수된 열이 계에 의해 수행되는 일로 완전히 전환되는 순환공정은 없다. 문 3. 계가 상태 a에서 b로 acb의 경로를 따라서 변화를 일으킬 때 80 J의 열이 계로 들어오고 계는 30 J의 일을 행한다. 계가 상태 a에서 b로 adb의 경로를 따라 변화할 때 한 일이 20 J이라면, adb의 경로를 따라서 계로 들어오는 열량 [J]은? a b c d P V ① 30 ② 50 ③ 70 ④ 80 문 4. 이상기체 1 몰(mol)이 200 K, 1기압에서 400 K, 0.5기압으로 가역 팽창할 때 엔트로피 변화는? (단, R ＝ 기체상수이며, 이상기체의 열용량 CP ＝ 1.5 R 이다.) ① 1.5 R․ln2 ② －1.5 R․ln2 ③ 2.5 R․ln2 ④ －2.5 R․ln2 문 5. TH ＝450 K의 고온 열원으로부터 10.0 kJ을 흡수한 열기관이 열을 방출한 후 TC ＝350 K가 되었다. 이 카르노(carnot) 순환기관에서 열이 일로 전환되는 효율 ()은? (단, 작동유체는 이상기체이다.) ① 0.12 ② 0.22 ③ 0.32 ④ 0.42 문 6. 열역학적 관계식으로 옳지 않은 것은? ①             ②          ③             ④          문 7. 3 몰(mol)의 물질 A와 3 몰의 물질 B가 섞여있다. 물질 A의 몰 질량은 20 g/mol 이고 물질 B의 몰질량은 30 g/mol 이다. 또한, 물질 A의 부분몰 부피는 30 cm3/mol 이고 물질 B의 부분몰 부피는 70 cm3/mol 이다. 이 혼합물의 밀도 [g/cm3]는 얼마인가? ① 0.1 ② 0.5 ③ 1.0 ④ 1.5 문 8. 10 atm에서 3,645 cm3/mol의 이상기체가 1 atm으로 정용(일정부피) 압축을 할 때 W [cal/mol], △U [cal/mol] 및 △H [cal/mol]는 각각 얼마인가? (단, R＝82 atm․cm3/mol․K, Cv＝5 cal/mol․K, Cp＝7cal/mol․K이다) W △U △H ① 0 －1,000 －1,400 ② 0 －2,000 －2,800 ③ 450 －1,000 －1,400 ④ 450 －2,000 －2,800 문 9. 다음 그림의 빗금친 부분이 가리키는 것은? (단, P, T는 일정하다)    P1 P2 P ① W ② △U ③ △S ④ △H 문 10. 어느 냉동장치의 증발기 온도가 250 K, 응축기 온도는 300 K이다. 열(heat)이 초당 1.5 kJ 유출되고, 성능계수는 카르노(carnot) 성능계수의 60 % 일 때, 이 냉동기의 성능계수(ω)와 가동에 필요한 일(W)은 각각 얼마인가? (단, kJ/s ＝ kW) ① ω ＝2.0 W ＝2.0 kW ② ω ＝3.0 W ＝0.5 kW ③ ω ＝5.0 W ＝0.5 kW ④ ω ＝6.0 W ＝2.0 kW 화공열역학 고 책형 2 쪽 문 11. 시강성질(intensive property)로만 구성된 것은? ① 내부에너지, 비부피, 온도 ② 몰부피, 밀도, 압력 ③ 온도, 몰부피, 엔탈피 ④ 온도, 압력, 부피 문 12. 25 ℃에서 다음 반응의 표준반응열 [J/mol]은? (단, 동일온도에서 H2S (g), H2O (g) 및 SO2 (g)의 표준생성열은 각각 －21,000 J/mol, －242,000 J/mol 및 －297,000 J/mol 이다) H2S (g) ＋ 2H2O (g) → 3H2 (g) ＋ SO2 (g) ① 34,000 ② -34,000 ③ 208,000 ④ -208,000 문 13. 이상기체를 가정한 2 몰(mol)의 기체가 등온과정을 통하여 1 bar, 300 K 에서 10 bar, 300 K로 등온압축할 때 필요한 일 [J]의 절대 값은? (단, ln 10 ＝ 2.3, ln 0.1 ＝ －2.3, R ＝ 기체상수) ① 690 R ② 750 R ③ 1,380 R ④ 2,070 R 문 14. 항상 400 K로 유지되는 열원이 300 K의 주위로 12,000 kJ의 열을 방출할 때 발생되는 전체 엔트로피 변화 [ kJ/K]는? ① 10 ② 30 ③ 40 ④ 70 문 15. 50 ℃의 에탄올 100 g을 80 ℃의 물 200 g과 혼합하면 이 혼합물의 최종온도 [°C]는? (단, 용기를 통한 열손실과 혼합열은 무시하며, 에탄올과 물의 비열은 각각 0.5 cal/g․°C 와 1.0 cal/g․°C 이다) ① 65 ② 67.5 ③ 70 ④ 74 문 16. 닫힌계(closed system)에서 1 bar, 300 K의 어떤 이상기체가 일정한 압력에서 가역공정으로 냉각한다. 온도에 무관한 Cp는 10 J/mol․K일 때, 방출되는 열의 양[J/mol]은? (단, 초기몰부피는 0.1 m 3/mol이고, 최종몰부피는 0.02 m 3/mol이다) ① －2,400 ② －2,412 ③ －3,600 ④ －3,048 문 17. 어떤 이상기체 1 몰(mol)이 닫힌계(closed system)에서 100 °C, 1 bar의 초기상태에서 180 ℃까지 단열압축될 경우 내부에너지 변화량 [J]은? (단, 이 공정은 가역이며 이상기체의 정적 열용량 Cv ＝ (3/2) R, 정압 열용량 Cp ＝ (5/2) R, R ＝ 기체상수이다) ① 80 R ② 120 R ③ 150 R ④ 200 R 문 18. 다음 그림은 이성분계의 기체-액체-액체 평형(vapor-liquid-liquid equilibrium)의 P-x-y 선도를 나타낸다. 이때, P *와 y1 *을 올바르게 표현한 것은? (단, P * ＝3상 평형압력, Pisat ＝성분i의 포화증기압, y1 * ＝ 3상의 증기조성) y1 * 0 x1 , y1 1 P P * 일정 T ① P * ＝ P2 sat, y1* ＝ P1 sat/P* ② P * ＝ P1 sat, y1 * ＝ 1 － (P2 sat/P*) ③ P * ＝ P1 sat ＋ P2 sat, y1* ＝ P1 sat/P2 sat ④ P * ＝ P1 sat ＋ P2 sat, y1 * ＝ P1 sat/P* 문 19. 100 oC, 100 kPa의 포화증기가 300 kPa로 단열압축된다. 이때 100 oC, 100 kPa의 포화증기 엔탈피는 2,600 kJ/kg이고, 가역 단열 압축시 300 kPa 증기 엔탈피는 2,900 kJ/kg이다. 압축기의 효율이 0.6이라 할 때 실제 필요한 일 [kJ/kg]과 출구의 엔탈피 [kJ/kg]는? 일 엔탈피 ① 3,100 500 ② 500 3,100 ③ 2,100 300 ④ 300 2,100 문 20. 연소기로 들어가는 공기의 정압 열용량은   ＝ A ＋ BT로 간단하게 공식화 할 수 있다. 산소(O2) 에 대하여 A ＝ 3.6, B＝ 0.51 × 10-3, 질소(N2)에 대하여 A＝3.3, B ＝0.59 × 10-3 일 때 공기의 정압 열용량에 대한 A와 B의 계수는? (단, 공기는 질소 79 %와 산소 21 %로 구성되어 있다고 가정한다) ① A ＝ 0.57, B ＝ 3.36 × 10-3 ② A ＝ 1.10, B ＝ 6.90 × 10-3 ③ A ＝ 3.36, B ＝ 0.57 × 10-3 ④ A ＝ 6.90, B ＝ 1.10 × 10-3