7급 국가직 화공열역학 2008년 기출문제

70 °C에서 물의 포화증기압은 31.16 kPa이고 증발잠열은 2,334 kJ/kg 이며, 수증기와 물의 비부피는 각각 5,046.3 cm³/g 및 1.023 cm³/g 이다. 70 °C에서 수증기와 평형상태에 놓여있는 1 g의 물이 증발하였을 때 물의 내부에너지 변화 [J]는?

어떤 기체가 1 atm에서 가역과정을 통해 10 ft³에서 18 ft³으로 등압팽창하였을 때 이 기체가 한 일의 양 [Btu]은?

(단, 1 Btu ＝ 778 ftㆍlb_f 이다)

어떤 수증기 동력 플랜트에서 수증기가 온도 1,200 K인 보일러에서 2,000 kJ/kg의 열을 흡수하고, 터빈에서 일을 생산한 후 300 K의 응축기로 유입된다. 이 동력 플랜트를 Carnot 엔진으로 가정하면, 수증기 1 kg으로 얻을 수 있는 최대의 일 [kJ]은?

(단, 펌프에 소요되는 일은 무시한다)

1 몰의 포화 에탄올 증기가 표준끓는점에서 응축하였을 때 에탄올의 엔트로피 변화 [kJ/(mol·K)]는?

(단, 표준끓는점에서 기화에 따른 엔탈피 변화는 $\mathrm{\Delta }{\mathrm{H}}_{\mathrm{vap},{\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_6\mathrm{O}}$＝ 39 kJ/mol이고, 표준끓는점은 78 °C이다)

열역학적 성질들 사이의 관계식인 Maxwell 식 중에서 옳지 않은 것은?

1 atm, 25 °C에서 다음과 같은 반응이 일어난다면 표준반응열 [kcal]은?

(단, 25 °C에서 ${\mathrm{CH}}_4$, ${\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_2$ 및 ${\mathrm{H}}_2$의 표준연소열은 각각 － 192, － 300 및 － 58 kcal/mol이다)

$2{\mathrm{CH}}_4\to {\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_2+3{\mathrm{H}}_2$

정압열용량이 C_P ＝ 30 J/(mol·K)인 이상기체 1 몰이 20 °C, 1 bar의 초기 상태에서 다음과 같이 각각 다른 경로에 따라 20 °C, 4 bar로 변화하였다. 다음의 가역공정 중 소요되는 일의 크기가 가장 작은 것은?

ㄱ. 20 °C의 온도에서 등온압축

ㄴ. 일정 부피에서 4 bar까지 가열 후, 4 bar의 일정압력에서 20 °C까지 냉각

ㄷ. 최종부피가 되도록 단열압축 후, 일정부피에서 냉각

다음 그림은 어떤 닫힌계에 대한 압력-부피의 관계를 보여준다. A의 상태에서 시작하여 B와 C의 상태를 거쳐 다시 A의 상태로 돌아오는 가역 순환과정에서 순 일(net work)의 양 [J]은?

순수 유체의 $PVT$ 거동을 나타내는 아래와 같은 상태방정식이 있다. 온도가 일정하다고 가정할 때 순수 유체의 퓨개시티 계수(fugacity coefficient)에 대한 적절한 표현식은?

(단, $P$ 는 압력, $V$ 는 몰부피, $a$는 상수, $R$ 은 기체상수, $T$ 는 절대온도이다)

$P(V-a)=RT$

단열된 반응기에 25 °C로 공급된 1 몰의 기체 A와 2 몰의 기체 B가 반응하여 모두 D가 되었다면 반응기 내의 최종온도 [°C]는?

(단, A와 B는 원소이다)

A ＋ 2 B → D

자료 : $C_{P,A}$ ＝ 30 J/(mol·K), $C_{P,B}$ ＝ 20 J/(mol·K),

$C_{P,D}$ ＝ 100 J/(mol·K)
25 °C에서 D의 표준생성열 ＝ － 50,000 J/mol

냉동 및 액화에 관한 설명 중 옳지 않은 것은?

기-액 평형에 관한 설명 중 옳지 않은 것은?

다음 설명 중 옳지 않은 것은?

어떤 Carnot 냉동기에서 고열원의 온도는 300 K이고 저열원의 온도는 250 K이다. 저온에서 흡수된 열량이 150 J일 때, 이 계에 가해주어야 할 일 [J]은?

초기상태가 2 bar, 300 K인 이상기체 5 몰로 구성된 계(system)가 가역공정을 거쳐 변화한다. 다음 공정 중 외계(surroundings)의 엔트로피가 감소하는 경우는?

2 몰의 이상기체 A와 3 몰의 이상기체 B로 이루어진 이상기체 혼합물이 있다. 이상기체 혼합물의 부피는 2,050 cm³ 이며, 온도는 500 K이다. 이 혼합물에서 B성분의 퓨개시티(fugacity) [atm]는?

(단, 기체상수는 R ＝ 0.082 atmㆍL/(molㆍK)이다)

어떤 기체의 몰부피는 300 K, 2 bar에서 15,000 cm³/mol이다. 이상기체의 거동을 하지 않는다고 가정할 때, 300 K, 3 bar에서 이 기체의 몰부피 [cm³/mol]는?

(단, 기체상수는 R ＝ 83.14 cm³ㆍbar/(molㆍK)이며, 제2비리얼계수 B까지 이용한다)

뚜껑이 닫혀있는 병에 들어있는 사이다는 이산화탄소가 물에 용해되어 있는 기-액 평형 시스템으로 단순화시킬 수 있다. 어떤 뚜껑이 닫혀있는 사이다 병 내부의 게이지 압력이 온도 25 °C에서 0.5 atm이고, 기상에서 이산화탄소의 몰분율이 0.95일 경우에 물에 용해되어 있는 이산화탄소의 몰퍼센트 [몰%]는?

(단, 25 °C에서 물에 용해된 이산화탄소에 대한 Henry 상수는 약 1,500 atm이며, 대기압은 1 atm이다)

초기에 3 몰의 ${\mathrm{CO}}_2$, 5 몰의 ${\mathrm{H}}_2$ 및 2 몰의 $\mathrm{CO}$가 들어있는 계에서 다음 반응이 일어난다. 반응이 진행되는 동안 ${\mathrm{H}}_2$와 $\mathrm{CO}$의 몰분율을 두 반응의 반응좌표 ${ϵ}_1$과 ${ϵ}_2$의 함수로 바르게 나타낸 것은?

(단, 여기에서 하첨자 1과 2는 반응지표이다)

${\mathrm{CO}}_2(\mathrm{g})+3{\mathrm{H}}_2(\mathrm{g})\to {\mathrm{CH}}_3\mathrm{OH}(\mathrm{g})+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}(\mathrm{g})$ ……… (1)

${\mathrm{CO}}_2(\mathrm{g})+{\mathrm{H}}_2(\mathrm{g})\to \mathrm{CO}(\mathrm{g})+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}(\mathrm{g})$ …………… (2)

압축성 유체의 노즐흐름에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?