2023 군무원 7급 기계열역학 문제 정답 - 2023.7.15.

 

기계열역학_7급(최종)정답(2023-07-16 / 195.7KB / 191회)

 

 기계열역학(7급) 3 - 1 기계열역학(7급) (과목코드 : 020) 2023년 군무원 채용시험 응시번호 : 성명 : 1. 다음 중 가장 낮은 압력은 무엇인가? ① 10kgf/cm2 ② 1MPa ③ 10bar ④ 760mmHg 2. 내연기관이나 공기압축기의 작동유체는 이상기체가 아니다. 가스의 실질적인 상태변화를 고려하기 위하여 도입된 상태변화로 가장 적절한 것은? ① 등적변화 ② 단열변화 ③ 등압변화 ④ 폴리트로픽변화 3. 계(system)의 열역학적 상태를 규정하는 양을 상태량이라 한다. 다음 설명 중 가장 거리가 먼 것은? ① 상태량은 과정과는 무관하고 계의 상태만으로 결정되는 물리량이다. ② 강도성 상태량(intensive property)은 계의 질량과 관계없다. ③ 종량성 상태량(extensive property)은 계의 질량에 비례한다. ④ 일과 열은 경로함수로 종량적 열역학적 상태량이다. 4. 대기압에서 1kg의 100°C 수증기를 0°C 얼음으로 만들려고 한다. 100°C 수증기에서 제거해야 할 열량[kJ]으로 가장 적절한 것은? (단, 수증기 응축열과 물 응고열은 각각 2250kJ/kg과 330kJ/kg이고 물의 비열은 4.2kJ/kg·K 이다.) ① 2500 ② 3000 ③ 3500 ④ 4000 5. 피스톤-실린더 장치의 외부일과 공업일이 같은 이상기체의 가역 상태변화는? ① 등온변화 ② 등압변화 ③ 등적변화 ④ 단열변화 6. 대기압 100kPa 하에서 펌프를 사용하여 20℃, 100kPa의 물을 2MPa 압력의 보일러로 이송한다. 이때 필요한 펌프일[kJ/kg]로 가장 적절한 것은? (단, 물의 비체적은 0.001m3/kg이다.) ① 1.9 ② 2.0 ③ 2.1 ④ 2.2 7. 어떤 유체의 비중이 1.25이다. 비체적[m3/kg]은 얼마인가? (단, 물의 밀도는 1000kg/m3으로 한다.) ① 0.0085 ② 0.008 ③ 0.0008 ④ 0.00085 8. 라면을 끓이기 위해 20℃의 물 500ml를 100℃로 끓이고자 한다. 1kW의 전열기를 사용하면 소요되는 시간은 얼마인가? 전열기의 열은 물로 전달된다고 가정한다. (단, 물의 비열은 4.2.kJ/kg℃이다.) ① 84초 ② 122초 ③ 168초 ④ 196초 9. P1=800kPa, V1=0.2m3의 피스톤-실린더 시스템이 일정 압력에서 80kJ의 일을 받았다. 최종 부피[m3]는 얼마인가? ① 0.3 ② 0.2 ③ 0.15 ④ 0.1 10. 단열 노즐에서 공기의 입구속도는 10m/s, 출구속도는 100m/s라고 할 때, 입구와 출구의 엔탈피 차이[kJ/kg]는 얼마인가? ① 4950 ② 4.95 ③ 9900 ④ 9.9 기계열역학(7급) 3 - 2 11. 단열된 물탱크에 크기가 동일한 2개의 용기를 담그고, 압축된 이상기체 용기에 진공용기를 밸브로 연결하였다. 열평형에 도달한 후에 밸브를 열어 이상기체를 팽창시켰지만 탱크의 물 온도는 변하지 않았다. 이때 내부에너지의 변화로 가장 적절한 것은? ① 2배 증가한다. ② 변화없다. ③   배 감소한다. ④ 증가하였는지 감소하였는지 알 수 없다. 12. 500kPa, 80℃의 압축 액체 상태의 물이 있다. 이 물의 엔탈피 값과 가장 근사적인 값은 다음 중 무엇인가? ① 500kPa에서의 포화액체의 엔탈피 ② 500kPa에서의 포화증기의 엔탈피 ③ 80℃에서의 포화액체의 엔탈피 ④ 80℃에서의 포화증기의 엔탈피 13. 압력이 500kPa이고 건도가 0.5인 포화액체 증기혼합상태의 물 3kg의 부피[m3]는 얼마인가? (단, 500kPa에서 포화액체와 포화증기의 비체적은 각각  = 0.001m 3/kg,  = 0.375m 3/kg이다.) ① 0.003 ② 0.564 ③ 0.882 ④ 1.125 14. 기체상수가 R인 이상기체가 일정온도 T에서 체적이 1/3로 압축되었다면, 압축에 필요한 일로 가장 옳은 것은? ①   ②  ln ③  ln   ④  15. 사이클 작동 중 상변화 과정을 가지며, 단위질량 당 팽창일에 비하여 압축일이 가장 적은 사이클은 무엇인가? ① 증기냉동 사이클 ② 오토 사이클 ③ 랭킨 사이클 ④ 카르노 사이클 16. 가스터빈 사이클인 브레이톤(Brayton) 사이클에 대한 설명으로 가장 거리가 먼 것은? ① 열효율은 체적비와 비열비만의 함수이며, 체적비가 클수록 열효율이 높아진다. ② 등압과정에서 열공급과 방출이 이루어진다. ③ 2개의 단열과정과 2개의 등압과정을 가진다. ④ 압축기, 연소기, 터빈 등으로 구성되어 있다. 17. 카르노 사이클 2개가 직렬로 연결되어있다. 첫 번째 엔진은 800K의 열 저장조에서 열을 받아 어떤 온도 T의 열 저장조에 열을 방출하고, 두 번째 엔진은 온도 T의 열 저장조에서 첫 번째 엔진에서 방출된 열을 받아 일을 생산하고 200K의 열 저장조에 열을 방출한다. 두 엔진의 효율이 동일하다면, 중간 온도 T[K]는 얼마인가? ① 600 ② 500 ③ 400 ④ 300 18. 증기동력 사이클인 랭킨사이클의 구성부품과 변화과정에 대한 설명으로 가장 거리가 먼 것은? ① 급수펌프 – 단열압축 ② 응축기 – 등적등압 ③ 보일러 – 등압가열 ④ 터빈 – 단열팽창 19. 랭킨(Rankine) 사이클의 열효율 향상과 터빈출구 증기의 건도에 대한 설명으로 가장 거리가 먼 것은? ① 보일러 온도 증가 – 건도 증가 ② 응축기 압력 감소 – 건도 감소 ③ 보일러 압력 증가 – 건도 감소 ④ 응축기 온도 감소 – 건도 증가 기계열역학(7급) 3 - 3 20. 대기압 하에서 물을 가열하여 증발시키는 과정으로, 실린더에 물을 넣고 그 위에 마찰과 틈새가 없는 피스톤을 올렸다. 가열이 진행되면 피스톤은 실린더 내의 압력을 등압으로 유지하면서 움직인다. 증발과정에 대한 설명 중 가장 거리가 먼 것은? ① 습증기 구간에 존재하는 포화수, 습증기, 건포화증기의 온도와 압력은 다르다. ② 1kg의 포화수를 모두 건포화증기로 증발시키는데 필요한 열을 증발열이라 한다. ③ 습증기의 열역학적 상태량은 건도에 따라 변하며, 증기가 많아질수록 건도는 커진다. ④ 압축수는 100℃ 이하로 포화온도에 도달하지 못한 물이다. 21. 카르노 사이클의 구성에 대한 설명이다. 맞는 것은 무엇인가? (단, 모든 과정은 가역이다.) ① 단열팽창 – 등온팽창 – 단열압축 - 등온압축 ② 등온팽창 – 단열팽창 – 단열압축 - 등온압축 ③ 등온팽창 – 단열압축 – 등온압축 - 단열팽창 ④ 등온팽창 – 단열팽창 – 등온압축 - 단열압축 22. 이상기체의 교축과정에 대한 설명으로 가장 거리가 먼 것은? ① 이상기체는 교축과정 동안에 온도가 감소한다. ② 비가역과정이다. ③ 교축과정 동안에 내부에너지와 유동에너지의 합은 같다. ④ 이상기체의 교축과정에서는 줄-톰슨 계수가 0이다. 23. 엔트로피에 관한 설명이다. 가장 적절하지 않은 것은 무엇인가? ① 어떤 시스템에서 외부로 10kJ의 열전달이 이루어지면 엔트로피 증가의 법칙에 따라 시스템의 엔트로피가 증가한다. ② 온도차가 존재하는 열전달 과정에서 전체 엔트로피는 항상 증가한다. ③ 고립시스템에서 엔트로피가 증가하는 이유는 비가역성 때문이다. ④ 엔트로피는 ‘무질서도의 척도’라고 정의된다. 24. 이상 재열 사이클과 단순 랭킨 사이클을 비교한 설명이다. 가장 옳지 않은 것은 무엇인가? ① 일반적으로 이상 재열 사이클의 열효율이 더 높다. ② 터빈 출구 건도를 증가시키기 위해 이상 재열 사이클을 사용한다. ③ 이상 재열 사이클은 터빈이 2개이다. ④ 이상 재열 사이클의 경우 터빈 입구 온도를 더 높일 수 있다. 25. 밀폐 시스템이 상태 1에서 2로 가는 과정에서 빈 칸 (a), (b)에 들어갈 값은 무엇인가? Qin Wout E1 E2 △E --------------------------------- 10 -8 6 (a) (b) ① (a): 28 / (b): 2 ② (a): 24 / (b): 18 ③ (a): 4 / (b): 2 ④ (a): 24 / (b): -18