2016 서울시 7급 화공열역학 문제 정답 - 2016.6.25.

 

화공열역학_7급_A형정답(2021-04-30 / 228.7KB / 286회)

 

 Ⓐ - 9 1. 다음 중 Dalton의 법칙에 대한 설명으로 옳은 것은? ① 혼합기체의 온도는 일정하다. ② 혼합기체의 전체 압력은 각 성분의 분압의 합과 같다. ③ 혼합기체의 전체 부피는 각 성분의 부피의 합과 같다. ④ 혼합기체의 기체상수는 각 성분의 상수의 합과 같다. 2. 초기 압력 1bar, 온도 25℃의 공기가 느린 속도로 압축기에 들어가서 3bar로 방출된다. 이 공기가 다시 노즐로 들어가서 초기의 압력과 온도 조건에서 최종속도인 600m/s까지 팽창 된다. 압축과정의 일이 공기 1kg당 240kJ일 때 압축과정에서 제거하여야 할 열(kJ/kg)은? ① 30kJ/kg ② 60kJ/kg ③ 120kJ/kg ④ 240kJ/kg 3. 다음 중 순수한 물질의 PVT 거동에 대한 설명으로 가장 옳은 것은? ① 물의 삼중점 온도는 1기압에서의 물의 어는점 온도와 같다. ② 용융곡선상의 한 점은 자유도가 2이다. ③ 삼중점에서 자유도는 0이다. ④ 임계점(Tc, Pc) 이상에서는 기체 또는 액체인 플라즈마 상태이다. 4. 수은의 정상 어는점은 약 -39℃이고 몰 녹음엔탈피는 2.29kJ/mol이다. 정상 어는점에서 수은 2mol이 얼 때 수은의 엔트로피 변화는 약 얼마인가? (단, 압력은 일정하다.) ① 58.7J/K ② -58.7J/K ③ 19.6J/K ④ -19.6J/K 5. 냉동속도를 4kJ/s로 하기 위하여 냉동시스템은 2kW의 동력을 필요로 한다. 열 방출이 27℃에서 일어나면 계가 유지할 수 있는 최저 가능 온도(℃)는? ① -13℃ ② -33℃ ③ -53℃ ④ -73℃ 6. 다음 중 카르노사이클에 대한 설명으로 옳은 것은? ① 이상적인 2개의 등온과정 + 이상적인 2개의 단열과정 ② 이상적인 2개의 정압과정 + 이상적인 2개의 정적과정 ③ 이상적인 2개의 정압과정 + 이상적인 2개의 단열과정 ④ 이상적인 2개의 등온과정 + 이상적인 2개의 정압과정 7. 연구원 A는 고체 탄산칼슘을 진공 용기에 보관하고 있었다. 시간이 지나면 해당 용기 내에 자발적으로 기체가 형성되어 진공이 조금 풀리는 현상이 발생한다. 이러한 계에서의 자 유도는? ① 0 ② 1 ③ 2 ④ 3 8. 표준상태에 있는 임의의 순수물질의 부피팽창률(volume expansivity)과 등온압축률(isothermal compressibility) 이 각각 3, 6이었다. 해당 물질의 비부피(specific volume)가 3일 때, 정적조건에서의 (P/T)V는 얼마인가? (단, 단위는 무시하고, 부피는 T, P의 함수로 가정하여 V=V(T, P)가 된다.) ① 2 ② 1.5 ③ 1 ④ 0.5 9. 다음 중 과열증기에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 주어진 온도(T)에서 P < Psat이면 과열증기이다. ② 주어진 압력(P)에서 T > Tsat이면 과열증기이다. ③ 주어진 온도(T) 또는 압력(P)에서   >   이면 과열증기 이다.( 는 비체적) ④ 주어진 온도(T) 또는 압력(P)에서   <   이면 과열증기 이다.( 는 비내부에너지) 10. 수소와 같은 단분자(singular molecule) 이상기체를 0℃ 에서 단열과정으로 1기압에서 10기압까지 압축시켰다. 최종온도(K)는 대략 얼마인가? (단,     , 100.4=2.5, 102.5=316.2이다.) ① 약 1170K ② 약 750K ③ 약 680K ④ 약 110K Ⓐ - 10 11. 어떤 기체 8mol이 4L 부피의 용기에 들어있을 때, 온도는 700K이고 압력은 300atm이다. 이 기체의 압축인자는 약 얼마인가? (단, 기체상수 R=0.08L ․ atm/K ․ mol이다.) ① 1.50 ② 1.88 ③ 2.24 ④ 2.68 12. 다음 중 이상용액의 열역학적 상관관계를 나타낸 식으로 옳지 않은 것은? ①             ②             ③        ④        13. 일정 온도 300K, 일정 압력 1bar로 유지된 채 계의 상태 가 변할 때, 계의 엔탈피와 엔트로피는 각각 8kJ, 30J/K 씩 감소한다. 이 상태 변화에 대한 깁스(Gibbs) 자유에너 지 변화를 계산하고, 이 과정이 자발적인지, 비자발적인지 판단하면? (단, 1bar=105 Pa=105 N/m2 이다.) ① 1kJ, 비자발적 ② 1kJ, 자발적 ③ -17kJ, 비자발적 ④ -17kJ, 자발적 14. 이상기체를 사용한 닫힌계, 폴리트로픽 공정에서 공정계 수()가 2라고 하자. 초기 온도 27℃에서 127℃까지 공 정의 온도가 상승했다면, 최종 부피는 초기 부피의 몇 배 가 되겠는가? ① 1/4배 ② 3/4배 ③ 4/3배 ④ 4배 15. 어떤 특정한 동력장치가 350℃의 열원 저장고와 50℃의 열싱크 저장고 사이에서 운전된다. 이 장치의 열효율은 같은 온도 사이에서 운전되는 Carnot 엔진이 갖는 열효율의 60%이다. 이 장치의 열효율은 얼마인가? (단, 소수점 둘 째자리에서 반올림한다.) ① 0.3 ② 0.4 ③ 0.5 ④ 0.6 16. 아래의 반데르발스(van der Waals) 상태방정식에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단,  는 몰부피이다.)              ① 반데르발스 상태방정식은 3차 상태방정식 중 하나이다. ②     항은 분자들의 상호인력을 보정하는 항이다. ③ 와 는 임계온도()와 임계압력()에 영향을 받지 않는다. ④ 는 분자들 자체가 차지하고 있는 부피를 고려한 보정항이다. 17. 다음 중 압축인자 데이터로부터 일정 온도에서 용액 중의 성분의 퓨개시티(fugacity) 계수, 를 구하기 위한 계산식 으로 옳은 것은? ①          ②          ③          ④          18. 2mol의 CO2 기체가 300K에서 15L의 일정한 부피의 용기 안에 들어있다. 이 기체에 2kJ의 열을 가했을 때 온도가 340K 로 변했다. 이 과정 동안 기체의 엔탈피 변화량은 얼마인가? (단, 이 기체는 이상기체이고, 기체상수 R=8J/K ․ mol이다.) ① 2kJ ② 2.32kJ ③ 2.64kJ ④ 2.96kJ 19. 이상기체의 T-S 선도를 통해 다양한 열역학적 관계식과 변수를 예측할 수 있다. 다음 중 이에 관한 관계식으로 옳지 않은 것은? (단, CP, CV는 각각 정압열용량, 정적열용량을 나타낸다.) ① (T/S)P=T/CP ② (T/S)V=T/CV ③ (S/P)T=(V/T)P ④ T(S/T)P=(H/T)P 20. 1bar 및 300K의 등온, 등압상태에서 일어나는 다음 반응에 대한 반응엔탈피(H)와 내부에너지 변화(U)는? (단, 모든 기체는 이상기체이고, 기체상수 R=8J/K ․ mol, 주어진 조건에서 H2O(g), H(g), O(g)의 생성엔탈피는 각각 -240, 220, 250kJ/mol이다.) H2O(g) → 2H(g)+O(g) ① H : 930kJ U : 925.2kJ ② H : 930kJ U : 934.8kJ ③ H : 710kJ U : 705.2kJ ④ H : 710kJ U : 714.8kJ