2012 국가직 7급 화공열역학 문제 정답 - 2012.7.28.

 

화공열역학-인정답(2021-04-11 / 236.0KB / 196회)

 

 화공열역학 인 책형 1 쪽 화공열역학 문 1. 과잉물성에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 같은 온도, 압력 및 조성에서의 실제 물성값과 이상용액의 물성값의 차이로 나타낸다. ② 저압에서 액체의 경우 압력이 과잉 Gibbs 에너지 및 활동도 계수에 미치는 영향보다 온도의 영향이 대체로 크다. ③ 모든 과잉물성은 단일성분으로 순수할 때 0이 된다. ④ 고정된 온도, 압력에서 액체 혼합물의 실험적 혼합열은 과잉엔탈피보다 항상 크다. 문 2. 이상기체로 간주할 수 있는 어떤 낮은 압력에서 온도(T)와 증기압(Psat) 간의 상관관계가 존재한다. 이때 T  에 대한 ln P sat의 변화율이 －3.2라고 하면, 증발잠열(ΔH) [J/mol]은? (단, 기체상수 R ＝ 8.314 J/mol․K이다) ① 6.4 ② 26.6 ③ 34.3 ④ 262.6 문 3. 높이 100 m에서 떨어지는 물이 수력발전소의 터빈으로 공급되고 있다. 이 터빈의 효율이 50 %라면 200 W의 형광등을 계속 사용하기 위해서 1분당 터빈으로 공급되어야 하는 물의 양[kg]은? (단, 중력 가속도는 9.8 m/sec2이다) ① 6.1 ② 12.2 ③ 24.5 ④ 49.0 문 4. Carnot 사이클로 작동하는 열기관이 사이클당 300 J의 일을 얻기 위하여 1,050 J의 열을 공급받는다. 저열원의 온도가 27 °C라면, 고열원의 온도 [°C]는? ① 117 ② 127 ③ 137 ④ 147 문 5. 온도 298 K에서 CO와 CO2의 생성열이 각각 －111 kJ/mol과 －394 kJ/mol 일 때, CO의 연소열 [kJ/mol]은? ① － 505 ② 505 ③ － 283 ④ － 308 문 6. 1 몰(mol)의 기체가 포함된 피스톤－실린더 장치에 10 bar의 압력이 가해져 있으며, 실린더의 초기 부피는 1 m 3였다. 이후에 등온팽창하여 부피가 2배가 될 때의 가역적인 일의 크기 [kJ]와 외부의 압력이 갑자기 5 bar로 줄면서 부피가 2배가 될 때의 비가역적인 일의 크기 [kJ]는? (단, ln 2는 0.7로 계산한다) 가역적인 일 비가역적인 일 ① 100 50 ② 300 100 ③ 500 300 ④ 700 500 문 7. 어느 기체의 정용 열용량(CV) [J/mol․K]이 주어진 온도 T [K]에서 a ＋ 2aT이다. 일정 부피에서 온도가 T1에서 2T1으로 변했을 때, 내부에너지 [J/mol]의 변화는? (단, a는 상수이다) ① 3aT1 ＋ aT1 2 ② a(T1 － 3T1 2) ③ a(T1 ＋ 2T1 2) ④ a(T1 ＋ 3T1 2) 문 8. 1 기압(atm), 273 K의 이상기체 1 몰(mol)을 등온 가역팽창하여 부피를 2배 증가시킬 경우와 부피를 일정하게 유지하고 온도를 2배 상승시킬 경우의 엔트로피 변화에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, 이상기체 1 몰(mol)의 경우 정적 열용량 CV ＝ 1.5 R로 일정하며, R은 기체상수이다) ① 등온 가역팽창하여 부피를 2배 증가시킬 경우의 엔트로피 증가가 더 크다. ② 부피를 일정하게 유지하고 온도를 2배 상승시킬 경우의 엔트로피 증가가 더 크다. ③ 두 경우의 엔트로피 증가는 같다. ④ 두 경우의 엔트로피 변화는 없다. 문 9. 0 °C, 1 기압(atm)에 있는 1 몰(mol)의 이상기체를 10 기압(atm)까지 압축할 때, 다음 중 가장 높은 온도에 도달하는 가역과정은? ① 등온(isothermal) 과정 ② 등적(isometric) 과정 ③ 단열(adiabatic) 과정 ④ 등엔트로피(isentropic) 과정 문 10. NH3와 H2O의 이성분계에 대하여 0 °C의 온도에서 아래의 기－액 평형 데이터를 얻었다. NH3의 조성이 15 mol%일 때, NH3의 활동도계수(activity coefficient)는? 액상에서의 NH3의 조성 [mol%] 기상에서의 NH3의 부분압력 (partial pressure) [psia] 5.0 10.0 15.0 50.0 100.0 0.25 0.50 0.90 19.40 65.00 ① 0.014 ② 0.092 ③ 0.9 ④ 6.0 문 11. 열기관에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 압축비가 같다면 디젤기관이 가솔린기관보다 열효율이 높다. ② 제트기관은 노즐을 사용하여 뜨거운 기체를 팽창시켜서 방출 기체의 운동에너지를 사용한다. ③ 기체터빈기관은 연료를 연소시키기 전에 유입가스를 압축 시키는 과정을 거친다. ④ 디젤기관은 압축과정에서의 온도가 충분히 높아서 연소가 자발적으로 시작된다. 화공열역학 인 책형 2 쪽 문 12. 이상기체를 작동유체로 사용하여 고온 에서 열량  를 흡수하고 저온 에서 열량  를 방출하는 Carnot 사이클의 압력－부피(P-V)선도에 대한 설명으로 옳은 것은? Volume b a c   d   ① a → b 과정은 온도가 에서 로 상승될 때까지 단열압축 과정을 따르고, 일이 생성된다. ② b → c 과정은  의 열량을 흡수하면서 단열팽창한다. ③        가 성립한다. ④ 열효율  ≡         로 나타낼 수 있다. 문 13. 일정한 열용량을 갖는 이상기체의 가역단열공정에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, T는 온도, P는 압력, W는 계가 얻은 일, ΔU는 내부에너지 변화, ϒ ＝ CP/CV이다) ① TP1-ϒ는 일정하다. ② TVϒ-1은 일정하다. ③ PVϒ는 일정하다. ④ W ＝ ΔU이다. 문 14. 상수 δ값에 따라서 다양한 모델을 제공해 주는 폴리트로픽(polytropic) 공정은 다음의 실험식으로 정의된다. 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? PVδ ＝ 일정 ① δ ＝ －1일 때, 단열(adiabatic) 과정이다. ② δ ＝ 0일 때, 등압(isobaric) 과정이다. ③ δ ＝ 1일 때, 등온(isothermal) 과정이다. ④ δ ＝ ∞일 때, 정적(isochoric) 과정이다. 문 15. 냉동기에 관한 설명으로 옳은 것은? ① 냉동과정은 자발적인 과정이다. ② 냉동기는 에너지를 소비해서 저온으로부터 고온으로 열을 전달해 주는 장치이다. ③ 밀폐된 방안에서 냉장고 문을 열어두면 방안의 온도는 계속해서 내려간다. ④ 냉동기가 가동되는 동안 냉동기 자체의 엔트로피는 증가한다. 문 16. 어떤 순수한 유체의 Gibbs 에너지(G)가 G ＝ f(T) ＋ bP로 주어졌을 때, 정압 열용량(Cp)의 식은? (단, f(T)는 f가 온도(T)의 함수임을 나타내며, b는 상수이고 P는 압력이다) ① － T(df/dT) ② f(T) ＋ bP － T(df/dT) ③ － T(d2f/dT2) ④ f(T) － T(df/dT) 문 17. 가장 보편적인 내연기관은 자동차에 이용되는 Otto 기관이다. 이상기체를 가정한 공기표준 Otto 기관의 압력－온도(P-T)선도는? ① P 0 T 0 ② P 0 T 0 ③ P 0 T 0 ④ P 0 T 0 문 18. 400 °C의 온도에서 다음과 같은 암모니아 합성반응이 기상에서 진행되어 평형전환율이 10 %였다. 초기에 질소와 수소가 각각 1 몰(mol)씩 존재하였고 같은 온도에서 1 bar의 표준압력일 때 평형상수가 0.42 × 10－4이라면, 평형에서의 전체 압력 [bar]은? (단, 각 성분의 퓨개시티계수(fugacity coefficient)는 1로 간주한다) N2 ＋ 3 H2 ⇄ 2 NH3 ① 10 ② 50 ③ 100 ④ 150 문 19. 2 개의 똑같은 유리 용기에 이상기체 A와 B가 각각 채워져 있다. 만약 기체 A의 분자량이 B의 2배이고 A의 밀도가 B의   일 때, 같은 온도에서 기체 A와 B의 압력비 PB PA 는? ①   ②   ③  ④  문 20. 50,000 kW급 수증기 터빈 입구에서 엔탈피는 3,400 kJ/kg이고 등엔트로피 과정을 따를 경우 출구에서 엔탈피는 2,100 kJ/kg이다. 등엔트로피 과정을 따르지 않는 터빈의 효율이 75 %일 때, 터빈 출구에서 실제 엔탈피 [kJ/kg]는? ① 975 ② 1,300 ③ 2,275 ④ 2,425