2021 해경 1차 화공열역학 문제 정답 - 2021.6.19.

 

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 2021년도 일반직공무원 채용시험 문제지 화공열역학 CODE：3 4 1/3 화공열역학 6. 7. 8. 피스톤/실린더 장치 내에서 1 mol의 공기가 1 m3의 초기부피로부터 5 m3의 최종상태로 가역팽창 할 때, 공기에 의해 행해진 일의 절댓값(J)은? (단, P는 압력, V는 몰부피일 때, 공기는 PV = 5 J·mol-1의 관계를 만족하며 변한다.) ① 4 ② 20 ③ 5ln5 ④ 10ln5 다음 는 공기를 사용한 이상적인 기체터빈 기관(Brayton 사이클)의 P-V 선도를 나타낸다. 공정이 압력비(PB/PA) 4에서 가역적으로 운전될 때, 사이클의 효율은? (단, 공기는 일정한 비열을 갖는 이상기체이며, 공기의 정압비열/정적비열 = 2 로 가정한다.) < 보 기 > ① 0.4 ② 0.5 ③ 0.6 ④ 0.7 다음 의 표준상태 엔탈피 값을 이용하여 A반응의 표준상태 엔탈피(kJ/mol)를 구하면? < 보 기 > 4Cu(s) + O2(g) → 2Cu2O(s) △H° = -333.4 kJ/mol Cu(s) +   O2(g) → CuO(s) △H° = -155.2 kJ/mol A반응 : 2Cu2O(s) + O2(g) → 4CuO(s) ① 143.7 kJ/mol ② 287.4 kJ/mol ③ -143.7 kJ/mol ④ -287.4 kJ/mol 1. 2. 3. 4. 5. 0℃, 10 atm에서 1 mol의 A기체 부피의 실측치가 2.24 L일 때, 압축인자(Z)는? ① 0.5 ② 1 ③ 1.5 ④ 2 다음 중 열(Q) 및 일(W)에 대한 설명으로 가장 옳은 것은? ① 열역학 제1법칙은 열과 일의 변환 관계를 나타낸다. ② 열은 계에서 외계로 전달될 때 (＋)의 값을 갖는다. ③ 열과 일은 공정의 경로에 관계없는 상태함수이다. ④ 열과 일은 서로 변환될 수 없다. 반데르 발스(Van der Waals)의 상태방정식이           로 주어질 때, 이에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은? ① a는 분자 간의 인력을 고려한 보정계수이다. ② b는 분자 간의 척력을 나타내며, b〈 0이다. ③ a와 b의 값이 0이면 이상기체 상태방정식이 된다. ④ a와 b는 기체의 종류에 따라 각각 다른 값을 갖는다. 등온과정의 부피에 대한 엔트로피 변화는 Maxwell 관계식에서 어떻게 나타나는가? ①     ②    ③    ④    다음 열역학 식에 대한 설명 중 가장 옳지 않은 것은? (단, △U = Q + W로 정의한다) ① 단열과정에서는 dU = dW이다. ② 등압과정에서는 dH = dQ이다. ③ 등온과정에서는 dH = dW이다. ④ 정적과정에서는 dU = dQ이다. 2021년도 일반직공무원 채용시험 문제지 화공열역학 CODE：3 4 2/3 9. 10. 11. 12. 균일 혼합물의 열역학적 특성치 중에 성분의 화학포텐셜로 가장 옳지 않은 것은? ①            ②           ③             ④           다음 중 순수한 물질의 PVT 거동에 대한 설명으로 가장 옳은 것은? ① 순수한 물질의 임계점보다 높은 온도와 압력에서는 상의 계면이 없어지며, 두 개의 상을 이루게 된다. ② 용융곡선상의 한 점은 자유도가 1이다. ③ 삼중점에서 자유도는 2이다. ④ 임계점(Tc, Pc) 이상에서는 기체 또는 액체인 플라즈마 상태이다. 다음 중 열역학 제2법칙에 관한 설명으로 가장 옳지 않은 것은? ① 같은 온도에서 가역 사이클로 작동하는 기관의 열효율이 가장 크다. ② 열역학 제2법칙을 위반하면서 작동하는 기관을 제2종 영구기관이라 한다. ③ 모든 가역공정에서 총 엔트로피 변화량은 항상 양(+)의 값을 가진다. ④ 외부에서 일이 가해지지 않으면 열은 낮은 곳 에서 높은 곳으로 흐를 수 없다. 다음 식 중 비가역 과정에 있어서 가장 옳은 것은? (단, S는 엔트로피, Q는 열량, T는 절대온도이다.) ① ∆ ≻   ② ∆    ③ ∆ ≺   ④ ∆   13. 14. 15. 25℃, 1기압의 초기상태에서 고무풍선에 들어 있는 이상기체 1 mol이 다음 의 과정을 거칠 때, 기체의 물성에 대한 설명으로 가장 옳은 것은? < 보 기 > ㉠ 초기상태에서 온도를 100℃로 올렸다가 원래의 상태로 변화시킨다. ㉡ 초기상태에서 온도를 0℃로 내렸다가 원래의 상태로 변화시킨다. ① ㉠의 경우에 일어나는 내부에너지의 변화가 ㉡의 경우에 일어나는 내부에너지의 변화보다 크다. ② ㉠의 경우에 일어나는 깁스 자유에너지의 변화가 ㉡의 경우에 일어나는 깁스 자유에너지 변화보다 크다. ③ ㉠의 경우에 일어나는 엔탈피의 변화가 ㉡의 경우에 일어나는 엔탈피의 변화보다 크다. ④ ㉠과 ㉡에서 엔트로피의 변화는 0이다. 닫힌계에서 300 K, 1 bar의 이상기체 1 mol을 일정 부피에서 온도가 900 K가 되도록 가열할 때, 엔트로피 변화(J/mol·K)는? (단, 정압열용량  =   이고, ln3 = 1.1이며, R은 기체 상수이다.) ① 1.12R ② 1.65R ③ 2.45R ④ 3.26R 다음 의 관계식을 이용하여 기체의 정압 열용량과 정적 열용량 사이의 일반식을 옳게 나타낸 것은? < 보 기 >            ①           ②            ③           ④           2021년도 일반직공무원 채용시험 문제지 화공열역학 CODE：3 4 3/3 16. 17. 18. 다음 의 P-V 선도에서 a와 b 사이의 가역 과정에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은? < 보 기 > ① a → c → b → d → a 순환 경로에서 한 일은 0이다. ② a → c → b 경로와 a → e → b 경로에서 한 일의 양은 서로 다르다. ③ a → c → b → d → a 순환 경로의 내부에너지 변화량은 0이다. ④ a → e → b 경로와 b → d → a 경로에 대한 엔탈피 변화량의 절댓값은 같다. 다음 와 같은 조건에서 랭킨 사이클의 효율은 얼마인가? < 보 기 > ∙ 보일러 입구에서의 엔탈피(H1 = 250 kJ/㎏) ∙ 보일러 출구에서의 엔탈피(H2 = 3,000 kJ/㎏) ∙ 터빈 출구에서의 엔탈피(H3 = 2,300 kJ/㎏) ∙ 응축기 출구에서의 엔탈피(H4 = 240 kJ/㎏) ① 15.5% ② 21.5% ③ 25.1% ④ 38.1% 다음 중 디젤기관과 오토기관에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은? ① 디젤기관에서 공기는 연료의 자연발화 온도 이상 까지 압축되고, 연소는 연료가 이 고온의 공기 속에서 분사되어 접촉함으로써 시작된다. ② 실제 디젤기관에서는 오토기관의 압축비보다 높은 압축비를 사용한다. ③ 압축비가 같다면 디젤기관이 오토기관보다 열효율이 높다. ④ 디젤기관은 압축착화 왕복기관이고 오토기관은 불꽃점화 왕복기관이다. 19. 20. 어떤 냉동기는 매 냉동톤당 2 ㎾의 전력이 소요 된다. 이 냉동기의 성능계수(COP)는 얼마인가? (단, 1냉동톤당 12,000 Btu/h이고, 1 ㎾ ≒ 3,400 Btu/h이다.) ① 0.88 ② 1.76 ③ 3.54 ④ 7.03 1 kg의 어떤 액체가 실린더 내에서 일정 온도와 100 kPa 압력에서 완전히 기화하는 가역공정이 있다. 이 공정이 일어나는 동안 200 kJ의 열량이 실린더 내부로 가해질 때, 이 물질이 얻는 내부 에너지(kJ)는? (단, 액체의 비부피(Specific volume)는 0.01 m3/kg, 증기의 비부피는 1.67 m3/kg이다.) ① 34 ② 168 ③ 200 ④ 366