7급 국가직 화공열역학 2010년 기출문제

다음의 열역학적 성질 중에서 평형상태에 있는 순수물질의 상전이(phase transition)시에 변하지 않는 것은?

열역학 제2법칙에 대한 표현으로 옳지 않은 것은?

계가 상태 a에서 b로 acb의 경로를 따라서 변화를 일으킬 때 80 J의 열이 계로 들어오고 계는 30 J의 일을 행한다. 계가 상태 a에서 b로 adb의 경로를 따라 변화할 때 한 일이 20 J이라면, adb의 경로를 따라서 계로 들어오는 열량 [J]은?

이상기체 1 몰(mol)이 200 K, 1기압에서 400 K, 0.5기압으로 가역팽창할 때 엔트로피 변화는? (단, R ＝ 기체상수이며, 이상기체의 열용량 C_P ＝ 1.5 R 이다.)

T_H ＝ 450 K의 고온 열원으로부터 10.0 kJ을 흡수한 열기관이 열을 방출한 후 T_C ＝ 350 K가 되었다. 이 카르노(carnot) 순환기관에서 열이 일로 전환되는 효율 ($\eta$)은? (단, 작동유체는 이상기체이다.)

열역학적 관계식으로 옳지 않은 것은?

3 몰(mol)의 물질 A와 3 몰의 물질 B가 섞여있다. 물질 A의 몰질량은 20 g/mol 이고 물질 B의 몰질량은 30 g/mol 이다. 또한, 물질 A의 부분몰 부피는 30 cm³/mol 이고 물질 B의 부분몰 부피는 70 cm³/mol 이다. 이 혼합물의 밀도 [g/cm³]는 얼마인가?

10 atm에서 3,645 cm³/mol의 이상기체가 1 atm으로 정용(일정부피)압축을 할 때 W [cal/mol], △U [cal/mol] 및 △H [cal/mol]는 각각 얼마인가? (단, R ＝ 82 atm·cm³/mol·K, C_v ＝ 5 cal/mol·K, C_p ＝ 7 cal/mol·K이다)

W △U △H

다음 그림의 빗금친 부분이 가리키는 것은? (단, P, T는 일정하다)

어느 냉동장치의 증발기 온도가 250 K, 응축기 온도는 300 K이다. 열(heat)이 초당 1.5 kJ 유출되고, 성능계수는 카르노(carnot)성능계수의 60 % 일 때, 이 냉동기의 성능계수 (ω)와 가동에 필요한 일 (W)은 각각 얼마인가? (단, kJ/s ＝ kW)

시강성질(intensive property)로만 구성된 것은?

25 ℃에서 다음 반응의 표준반응열 [J/mol]은?

(단, 동일온도에서 H₂S (g), H₂O (g) 및 SO₂ (g)의 표준생성열은 각각 －21,000 J/mol, －242,000 J/mol 및 －297,000 J/mol 이다)

H₂S (g) ＋ 2H₂O (g) → 3H₂ (g) ＋ SO₂ (g)

이상기체를 가정한 2 몰(mol)의 기체가 등온과정을 통하여 1 bar, 300 K 에서 10 bar, 300 K로 등온압축할 때 필요한 일 [J]의 절대값은? (단, ln 10 ＝ 2.3, ln 0.1 ＝ －2.3, R ＝ 기체상수)

항상 400 K로 유지되는 열원이 300 K의 주위로 12,000 kJ의 열을 방출할 때 발생되는 전체 엔트로피 변화 [ kJ/K]는?

50 ℃의 에탄올 100 g을 80 ℃의 물 200 g과 혼합하면 이 혼합물의 최종온도 [°C]는? (단, 용기를 통한 열손실과 혼합열은 무시하며, 에탄올과 물의 비열은 각각 0.5 cal/g·°C 와 1.0 cal/g·°C 이다)

닫힌계(closed system)에서 1 bar, 300 K의 어떤 이상기체가 일정한 압력에서 가역공정으로 냉각한다. 온도에 무관한 C_p는 10 J/mol·K일 때, 방출되는 열의 양 [J/mol]은? (단, 초기몰부피는 0.1 m³/mol이고, 최종몰부피는 0.02 m³/mol이다)

어떤 이상기체 1 몰(mol)이 닫힌계(closed system)에서 100 °C, 1 bar의 초기상태에서 180 ℃까지 단열압축될 경우 내부에너지 변화량 [J]은? (단, 이 공정은 가역이며 이상기체의 정적 열용량 C_v ＝ (3/2) R, 정압 열용량 C_p ＝ (5/2) R, R ＝ 기체상수이다)

다음 그림은 이성분계의 기체-액체-액체 평형(vapor-liquid-liquid equilibrium)의 P-x-y 선도를 나타낸다. 이때, P^*와 y₁^*을 올바르게 표현한 것은? (단, P^* ＝ 3상 평형압력, ${\mathrm{P}}_{\mathrm{i}}{}^{\mathrm{sat}}$ ＝ 성분 $\mathrm{i}$의 포화증기압, y₁^* ＝ 3상의 증기조성)

100 ^oC, 100 kPa의 포화증기가 300 kPa로 단열압축된다. 이때 100 ^oC, 100 kPa의 포화증기 엔탈피는 2,600 kJ/kg이고, 가역 단열 압축시 300 kPa 증기 엔탈피는 2,900 kJ/kg이다. 압축기의 효율이 0.6이라 할 때 실제 필요한 일 [kJ/kg]과 출구의 엔탈피 [kJ/kg]는?

일 엔탈피

연소기로 들어가는 공기의 정압 열용량은 $\frac{C_P}{R}$ ＝ A ＋ BT로

간단하게 공식화 할 수 있다. 산소(O₂) 에 대하여 A ＝ 3.6, B ＝ 0.51 × 10^-3, 질소(N₂)에 대하여 A ＝ 3.3, B ＝ 0.59 × 10^-3 일 때 공기의 정압 열용량에 대한 A와 B의 계수는?

(단, 공기는 질소 79 %와 산소 21 %로 구성되어 있다고 가정한다)