2017 국가직 7급 화공열역학 문제 정답 - 2017.8.26.

 

화공열역학-가정답(2021-05-10 / 283.1KB / 266회)

 

 화공열역학 가 책형 1 쪽 화공열역학 문 1. 열역학적 변수들에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 온도, 압력, 밀도는 세기(intensive) 성질이다. ② 부피, 질량은 크기(extensive) 성질이다. ③ 엔트로피는 경로(path) 함수이다. ④ 엔탈피는 상태(state) 함수이다. 문 2. 실제 기체의 열용량에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고른 것은? (단, 는 정적열용량, 는 정압열용량이다) ㄱ. 는 온도의 함수이다. ㄴ. 단열 팽창 공정일 때 는 와 같은 값이다. ㄷ. 는 온도에 무관한 함수이다. ① ㄱ ② ㄴ ③ ㄱ, ㄷ ④ ㄴ, ㄷ 문 3. Gibbs 에너지에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 일정한 온도와 압력에서 닫힌 계의 평형상태는 전체 Gibbs 에너지가 최소인 상태이다. ② 일정한 온도와 압력에서 기체의 혼합과정 중 Gibbs 에너지는 감소한다. ③ 반응평형상수 값은 Gibbs 에너지의 변화와 무관하다. ④ 단일 성분 계에서 Gibbs 에너지는 온도와 압력의 함수이다. 문 4. 기체의 부피 팽창률(volume expansivity)은  이고 등온 압축률 (isothermal compressibility)은  라고 할 때,    값은? ①    ②    ③   ④   문 5. 닫힌 계에서 어떤 기체가     의 상태방정식을 따른다고 할 때, 이 기체의 부피에 대한 내부에너지( )의 변화량    의 값은? (단,  는 몰부피, 은 기체상수, 는 양의 상수이다) ① 1 ② 0 ③  ④    문 6. 1 기압, 300 K의 공기가 매우 느린 속도 ≈로 압축기에 유입된 후 3 기압으로 압축되었다가 다시 노즐에서 팽창되어 1 기압, 300 K이 되었다. 이때 최종속도가 500 m s－1 이었고, 압축과정에서 공기 1 kg당 125 kJ의 열이 제거되었다면, 공기 1 kg당 가해진 일[kJ]은? (단, 위치에너지의 변화와 마찰에 의한 손실은 없다) ① 125 ② 250 ③ 375 ④ 500 문 7. Carnot 엔진에 대한 정규  선도(실선)에서 어느 하나의 과정에 점선으로 표시된 변화를 준 경우에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? 엔트로피,  ㉣ ㉡ ㉠ ㉢ ① ㉠의 변화를 주면, 엔진의 효율이 증가한다. ② ㉡의 변화를 주면, 엔진이 하는 일의 양이 증가한다. ③ ㉢의 변화를 주면, 엔진의 효율이 감소한다. ④ ㉣의 변화를 주면, 엔진이 하는 일의 양이 증가한다. 문 8. 닫힌계에서 어떤 기체의 상태방정식이      로 표시된다. 기체가 가역적으로 등온 압축되는 과정의 부피감소→에 필요한 일()의 양( )은? (단,  는 몰부피, 은 기체상수, 는 양의 상수이다) ①  ②  ln   ③  ln     ④  ln     문 9. , , 의 삼성분계에서 과잉 Gibbs 에너지(  )가       로 표시될 때, 성분 의 활동도 계수()는? (단, ,  , 는 각각 성분 , , 의 몰분율이며, 은 기체상수이다) ① exp          ② exp        ③ exp        ④ exp        화공열역학 가 책형 2 쪽 문 10. 어떤 기체의 압력에 대한 압축인자( )의 관계가 다음과 같은 온도별 그래프로 표시된다. 그래프에서   관계가    ′   ′  ⋯의 비리얼(virial) 식으로 표현될 때, 가장 작은 제2 비리얼 계수( ′ ) 값을 갖는 온도는?  압력,     0 ①  ②  ③  ④  문 11. 부피와 온도가 같은 두 단열 상자가 있다. 한 상자에는  이 다른 상자에는  이 각각 1 몰씩 들어있다. 두 상자를 맞대고 그 사이의 벽을 제거하여 두 기체를 혼합할 때, 변하지 않는 열역학적 양으로만 묶은 것은? (단, 두 기체는 서로 반응하지 않는 이상기체이며, 벽을 제거할 때 마찰손실은 없다) ㄱ. 엔트로피 ㄴ. 엔탈피 ㄷ. Gibbs 에너지 ㄹ. 내부에너지 ① ㄱ, ㄷ ② ㄱ, ㄹ ③ ㄴ, ㄷ ④ ㄴ, ㄹ 문 12. 수평관 내에서 이상기체의 흐름공정에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 터빈은 내부에너지를 운동에너지로 변환시킨다. ② 비가역 단열 흐름에서 온도는 흐름방향으로 감소한다. ③ 조름공정은 등엔탈피(  ) 과정이다. ④ 가역 단열압축 공정은 등엔트로피(  ) 과정이다. 문 13. 다음   선도에서 와 사이의 가역 과정에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?      ① →→→→ 순환 경로의 내부에너지 변화량은 0이다. ② →→ 경로와 →→ 경로에 대한 엔탈피 변화량의 절댓값은 같다. ③ →→ 경로와 →→ 경로에서 한 일의 양은 서로 다르다. ④ →→→→ 순환 경로에서 한 일은 0이다. 문 14. 1 몰의 이상기체를 1 기압에서 10 기압으로 등온 압축할 경우, 계의 엔트로피 변화()는? (단, 은 기체상수이다) ①  ln    ②   ln    ③   ④    문 15. 다음 경로 중 1 기압, 300 K의 이상기체를 3 기압, 300 K으로 압축할 때, 필요한 일()의 양( )이 가장 큰 것은? ① 300 K을 유지하며 가역적으로 압축 ② 가역적으로 단열 압축한 후, 3 기압을 유지하며 냉각 ③ 일정 부피에서 가압한 후, 3 기압을 유지하며 냉각 ④ 1 기압을 유지하며 수축한 후, 일정 부피를 유지하며 가열 문 16. 닫힌 계에서 이원자분자 이상기체가 일정 압력을 유지하며 외부로 부터 공급된 열에 의해 팽창하여 일을 할 때, 기체에 공급된 열이 일로 전환된 비율은? (단, 이원자분자 이상기체의 정적 열용량     이며 은 기체상수이다) ①   ②   ③   ④   문 17. 수소 연료전지에서 →의 반응이 일어난다. 각 성분의 표준생성엔탈피와 표준생성엔트로피가 표와 같을 때, 300 K에서의 기전력[V]은? (단, Faraday 상수는 96500 C mol－1이다) 화합물 표준생성엔탈피 [kJ mol－1] 표준생성엔트로피 [J mol－1 K －1]  -290 70  0 130  0 205 ① 1.0 ② 1.25 ③ 1.5 ④ 2.5 문 18. 일정 온도에서 ⇌와 같은 반응이 일어난다. 각 성분의 몰농도가 시간에 따라 다음 그래프와 같이 변한다면, 이 반응의 반응평형상수 값은?        0 시간 ① 2 ② 4 ③ 8 ④ 16 화공열역학 가 책형 3 쪽 문 19. 어떤 온도  K에서 에탄올의 증기압  [kPa]을   exp   로 표현할 수 있다고 할 때, 300 K에서 에탄올의 증발잠열[kJ mol ]은? (단, 에탄올 증기는 이상기체로 가정하고 액체의 몰부피는 증기의 몰부피에 비해 매우 작아서 무시하며, 기체상수    J molK 이다) ① 12.25 ② 15.75 ③ 18.25 ④ 20.75 문 20. 어떤 일정 온도에서 성분 1과 성분 2로 구성된 기－액 혼합물의   상평형 선도에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, 는 기상의 몰수, 은 액상의 몰수, 은 성분 1의 액상 몰분율, 은 성분 1의 기상 몰분율, 은 혼합물 내 성분 1의 총 몰분율, 는 계의 전체압력,  은 성분 1의 포화증기압,  은 성분 2의 포화증기압이며, 와 은 표시한 부분의 길이 이다)     액체() 기체()   0  1     몰분율  ① 성분 1이 성분 2보다 휘발성이 높다. ②    의 관계를 만족한다. ③ 용액이 Raoult의 법칙을 따를 경우,  선도는 직선이다. ④ 성분 2는 성분 1 다 끓는점이 높다.