2013 국가직 7급 화공열역학 문제 정답 - 2013.6.22.

 

화공열역학-인정답(2021-04-16 / 225.6KB / 261회)

 

 화공열역학 인 책형 1 쪽 화공열역학 문 1. 다음 설명 중 옳은 것을 모두 고르면? ㄱ. 증기와 평형을 이루는 메탄올 수용액의 자유도는 1이다. ㄴ. 열은 한 물체에서 다른 물체로, 또는 계와 주위를 이동 할 수 있는 에너지의 한 형태이다. ㄷ. 압력은 단위 면적당 받는 힘이다. ㄹ. 일은 힘이 어떤 거리에 걸쳐 작용하는 크기를 나타내는 벡터량이다. ① ㄱ, ㄴ ② ㄱ, ㄷ ③ ㄴ, ㄷ ④ ㄷ, ㄹ 문 2. 이상기체가 가역공정을 거칠 때 내부에너지의 변화값과 엔탈피의 변화값이 항상 같게 되는 공정은? ① 일정부피공정 ② 일정온도공정 ③ 일정압력공정 ④ 단열공정 문 3. 온도가 인 고온 열저장고로부터 열 Q1을 흡수하고 일 W를 생산하며 온도가 인 저온 열저장고로 열 Q2를 방출하는 열기관이 있다. 이 열기관이 가역적으로 운전된다고 할 때 효율을 나타낸 식으로 옳은 것은? (단, 과 는 절대온도이다) ①    ②    ③    ④    문 4. 초기에 300 K에 있는 1.5 몰의 단분자 이상기체가 단열적으로 가역팽창을 하여 외부에 1,300 J의 일을 행하고 있다. 이 공정에서 엔탈피 변화[J]는? (단, 이상기체의 일정부피 열용량      이다) ① －625 ② －1,317 ③ －1,955 ④ －2,167 문 5. 1몰의 이상기체가 400 K, 100 Pa에서 1,000 Pa로 가역등온압축될 때, 계가 흡수하거나 방출한 열의 절대값[cal]은? (단, R＝1.987 cal/mol․K, ln 10 ＝2.3이다) ① 914 ② 3,656 ③ 1,828 ④ 36,560 문 6. 초기의 온도와 압력이 각각 330 K, 4 bar인 피스톤이 온도가 일정 하게 유지되는 조건에서 팽창한다. 1 bar인 외부의 압력에 대하여 갑자기 팽창하는 비가역적인 과정을 통해 얻을 수 있는 일은 피스톤이 할 수 있는 최대 일의 몇 %인가? (단, 기체는 이상 기체이고, ln  이다) ① 33.3% ② 53.6% ③ 66.6% ④ 75.0% 문 7. 단열된 터빈으로 유입되는 수증기의 온도와 압력은 각각 500 °C와 1.4 MPa이고, 출구에서의 온도와 압력은 각각 360 °C와 0.6 MPa 이다. 수증기의 성질이 다음 표와 같이 주어질 때, 터빈으로부터 얻을 수 있는 최대 일[kJ/kg]은? 압력[MPa] 온도[°C] 엔탈피[kJ/kg] 엔트로피[kJ/kg․K] 1.4 500 3,474 7.60 0.6 350 3,166 7.54 0.6 360 3,187 7.60 0.6 400 3,270 7.70 ① 104 ② 204 ③ 287 ④ 308 문 8. 1 bar, 110 °C에서 평형상태를 이루고 있는 n-헵탄(1)과 에틸벤젠(2) 혼합물에서 n-헵탄의 액상몰분율()과 기상몰분율()은 각각 얼마인가? (단, 계는 라울의 법칙(Raoult’s Law)을 따르며 110°C 에서 각 순수 성분의 증기압은     bar,     bar이다)   ① 0.56 0.79 ② 0.44 0.74 ③ 0.56 0.85 ④ 0.44 0.20 문 9. 40 °C에서 메탄올(1)과 물(2)이 다음 표와 같이 기－액 평형에 있다. 메탄올의 액상몰분율이 0.3일 때 메탄올의 활동도계수는? (단, 기체는 이상기체로 가정한다)  (메탄올의 액상몰분율)  (메탄올의 기상몰분율) P[kPa] (계의 전체압력) 0.0 0.0 7.0 0.30 0.72 18.0 1.0 1.0 36.0 ① 0.72 ② 0.80 ③ 1.00 ④ 1.20 문 10. 발열량이 10,000 kcal/kg인 어떤 연료 1 kg을 연소해서 30 %가 유용한 일로 전환될 때, 이 일을 사용하여 500 kg의 물체를 올릴 수 있는 최대 높이[m]는? (단, 1 cal는 4.2 J로, 중력가속도는 10 m/s2으로 가정한다) ① 25.2 ② 252 ③ 2,520 ④ 252,000 화공열역학 인 책형 2 쪽 문 11. 다음 열역학 성질들 간의 관계식 중 옳은 것을 모두 고르면? (단, U, H, A, G, S, V는 각각 몰당 내부에너지, 몰당 엔탈피, 몰당 헤름홀츠에너지, 몰당 깁스에너지, 몰당 엔트로피, 몰당 부피를 나타낸다) ㄱ. dU ＝ TdS ＋ PdV ㄴ. dH ＝ TdS ＋ VdP ㄷ. dA ＝ －PdV － SdT ㄹ. dG ＝ VdP ＋ SdT ① ㄱ, ㄴ ② ㄱ, ㄷ ③ ㄴ, ㄷ ④ ㄴ, ㄹ 문 12. 어느 순수물질의 압력-부피(P-V)선도를 나타낸 다음 그림에 대한 설명으로 옳은 것은?  Solid/liquid Fluid Gas Vapor Solid/Vapor Liquid/vapor       ① 특정 순수물질에서 임계온도( )는 임계압력( )이 증가할수록 비례하여 증가한다. ② 초임계영역(Fluid 영역)은 기화나 응축이 발생하는 영역이다. ③ 임계점( ,  )은 물질이 기상 또는 액상으로 존재할 수 있는 최저의 온도와 압력이다. ④  이하의 온도에서 증기는 압축과정에 의해 응축될 수 있다. 문 13. 냉동기에 사용되는 냉매가 갖추어야 할 특성으로 옳지 않은 것은? ① 증발기 내부의 증기압은 대기압보다 낮아야 한다. ② 증발잠열이 커야 한다. ③ 임계압력은 최고 조작압력보다 높아야 한다. ④ 독성이 없고, 부식성이 없어야 한다. 문 14. 각 성분에 대한 표준생성열이 다음 표와 같을 때, 298 K에서 1 몰의 n-pentane의 연소열[kJ]은? (단, 연소생성물은 CO2와 H2O()이다) 성분 298 K에서의 표준생성열 △H°298[kJ] n－pentane －147 CO2 －394 H2O() －285 ① －532 ② －1,064 ③ －3,275 ④ －3,533 문 15. 순수한 유체의 특성으로 옳지 않은 것은? ① 순수한 화학물질은 임계온도와 임계압력 아래서 기－액 평형을 이룰 수 있다. ② 압축인자(Z)는     이고, 압력이 0에 가까워지면 는 1에 가까워져   의 관계를 갖는다. ③ 이상기체의 정압열용량( )과 정적열용량()이 일정하다면, 두 열용량의 비율 및 그 차이는 일정하다. ④ 아르곤, 크립톤과 같은 단순 유체들은 같은 환산온도와 환산 압력에서 비교하면 거의 같은 압축인자를 갖는다. 문 16. 4단계로 구성된 공기 표준 디젤 사이클의 순서로 옳은 것은? ① 단열압축 → 일정압력가열 → 단열팽창 → 일정부피냉각 ② 단열압축 → 일정부피가열 → 단열팽창 → 일정부피냉각 ③ 단열압축 → 일정압력가열 → 단열팽창 → 일정압력냉각 ④ 단열압축 → 일정온도팽창 → 단열팽창 → 일정온도압축 문 17. 기체상태에 있는 1 몰의 와 1 몰의  및 1 몰의 를 반응기에 동시에 넣고   ⇄  의 반응을 진행시킨 후 평형상태에 도달하게 하였다. 평형상태에서  의 몰분율이 0.1로 측정되었을 때, 반응기에 남아 있는  의 몰분율은? ① 0.375 ② 0.567 ③ 0.625 ④ 1.000 문 18. 이상기체 1 몰이 15 kPa에서 5 kPa로 가역등온팽창할 때, 몰당 엔트로피 변화는? (단, R＝기체상수, ln 3＝1.098이다) ① 1.098R ② 2.196R ③ 3.294R ④ 4.392R 문 19. 압축인자(Z)가    인 실제기체(real gas)의 퓨개시티 (fugacity) 계수()는? (단, 와 는 상수이다) ①   exp     ②   exp   ③   exp  ④   expln     문 20. 이심인자(acentric factor, ω)는 분자의 구조적 편차를 나타내는 지표로 환산증기압(Prsat)에 의해 계산될 수 있다. 서로 다른 물질의 환산증기압이 다음과 같을 때, ω값이 가장 작은 것은? 환산온도 Tr ＝ 0.7에서 측정한 각 물질의 환산증기압(Prsat) ㄱ. 0.03 ㄴ. 0.05 ㄷ. 0.07 ㄹ. 0.10 ① ㄱ ② ㄴ ③ ㄷ ④ ㄹ