7급 국가직 화공열역학 2013년 기출문제

다음 설명 중 옳은 것을 모두 고르면?

ㄱ. 증기와 평형을 이루는 메탄올 수용액의 자유도는 1이다.

ㄴ. 열은 한 물체에서 다른 물체로, 또는 계와 주위를 이동할 수 있는 에너지의 한 형태이다.

ㄷ. 압력은 단위 면적당 받는 힘이다.

ㄹ. 일은 힘이 어떤 거리에 걸쳐 작용하는 크기를 나타내는 벡터량이다.

이상기체가 가역공정을 거칠 때 내부에너지의 변화값과 엔탈피의 변화값이 항상 같게 되는 공정은?

온도가 $T_1$인 고온 열저장고로부터 열 Q₁을 흡수하고 일 W를 생산하며 온도가 $T_2$인 저온 열저장고로 열 Q₂를 방출하는 열기관이 있다. 이 열기관이 가역적으로 운전된다고 할 때 효율을 나타낸 식으로 옳은 것은? (단, $T_1$과 $T_2$는 절대온도이다)

초기에 300 K에 있는 1.5 몰의 단분자 이상기체가 단열적으로 가역팽창을 하여 외부에 1,300 J의 일을 행하고 있다. 이 공정에서 엔탈피 변화[J]는? (단, 이상기체의 일정부피 열용량 $C_V=\frac{3}{2}R$이다)

1 몰의 이상기체가 400 K, 100 Pa에서 1,000 Pa로 가역등온압축될 때, 계가 흡수하거나 방출한 열의 절대값[cal]은? (단, R ＝ 1.987 cal/mol·K, ln 10 ＝ 2.3이다)

초기의 온도와 압력이 각각 330 K, 4 bar인 피스톤이 온도가 일정하게 유지되는 조건에서 팽창한다. 1 bar인 외부의 압력에 대하여 갑자기 팽창하는 비가역적인 과정을 통해 얻을 수 있는 일은 피스톤이 할 수 있는 최대 일의 몇 %인가? (단, 기체는 이상기체이고, $\ln 4=1.4$이다)

단열된 터빈으로 유입되는 수증기의 온도와 압력은 각각 500 °C와 1.4 MPa이고, 출구에서의 온도와 압력은 각각 360 °C와 0.6 MPa 이다. 수증기의 성질이 다음 표와 같이 주어질 때, 터빈으로부터 얻을 수 있는 최대 일[kJ/kg]은?

압력[MPa]	온도[°C]	엔탈피[kJ/kg]	엔트로피[kJ/kg·K]
1.4	500	3,474	7.60
0.6	350	3,166	7.54
0.6	360	3,187	7.60
0.6	400	3,270	7.70

1 bar, 110 °C에서 평형상태를 이루고 있는 n-헵탄(1)과 에틸벤젠(2) 혼합물에서 n-헵탄의 액상몰분율($x_1$)과 기상몰분율($y_1$)은 각각 얼마인가? (단, 계는 라울의 법칙(Raoult’s Law)을 따르며 110°C에서 각 순수 성분의 증기압은 $P_1^{sat}=1.41$ bar, $P_2^{sat}=0.47$ bar이다)

$x_1$ $y_1$

40 °C에서 메탄올(1)과 물(2)이 다음 표와 같이 기－액 평형에 있다. 메탄올의 액상몰분율이 0.3일 때 메탄올의 활동도계수는? (단, 기체는 이상기체로 가정한다)

$x_1$ (메탄올의 액상몰분율)	$y_1$ (메탄올의 기상몰분율)	P[kPa] (계의 전체압력)
0.0	0.0	7.0
0.30	0.72	18.0
1.0	1.0	36.0

발열량이 10,000 kcal/kg인 어떤 연료 1 kg을 연소해서 30 %가 유용한 일로 전환될 때, 이 일을 사용하여 500 kg의 물체를 올릴 수 있는 최대 높이[m]는? (단, 1 cal는 4.2 J로, 중력가속도는 10 m/s²으로 가정한다)

다음 열역학 성질들 간의 관계식 중 옳은 것을 모두 고르면? (단, U, H, A, G, S, V는 각각 몰당 내부에너지, 몰당 엔탈피, 몰당 헤름홀츠에너지, 몰당 깁스에너지, 몰당 엔트로피, 몰당 부피를 나타낸다)

ㄱ. dU ＝ TdS ＋ PdV

ㄴ. dH ＝ TdS ＋ VdP

ㄷ. dA ＝ －PdV － SdT

ㄹ. dG ＝ VdP ＋ SdT

어느 순수물질의 압력-부피(P-V)선도를 나타낸 다음 그림에 대한 설명으로 옳은 것은?

냉동기에 사용되는 냉매가 갖추어야 할 특성으로 옳지 않은 것은?

각 성분에 대한 표준생성열이 다음 표와 같을 때, 298 K에서 1 몰의 n-pentane의 연소열[kJ]은? (단, 연소생성물은 CO₂$(g)$와 H₂O($\ell$)이다)

성분	298 K에서의 표준생성열 △H°298[kJ]
n－pentane	－147
CO2$(g)$	－394
H2O($\ell$)	－285

순수한 유체의 특성으로 옳지 않은 것은?

4단계로 구성된 공기 표준 디젤 사이클의 순서로 옳은 것은?

기체상태에 있는 1 몰의 ${\mathrm{CH}}_4$와 1 몰의 $H_{2}O$ 및 1 몰의 $H_2$를 반응기에 동시에 넣고 ${\mathrm{CH}}_4(g)+H_{2}O(g)$ ⇄ $\mathrm{CO}(g)+3H_2(g)$의 반응을 진행시킨 후 평형상태에 도달하게 하였다. 평형상태에서 $\mathrm{CO}(g)$의 몰분율이 0.1로 측정되었을 때, 반응기에 남아 있는 $H_2(g)$의 몰분율은?

이상기체 1 몰이 15 kPa에서 5 kPa로 가역등온팽창할 때, 몰당 엔트로피 변화는? (단, R＝기체상수, ln 3＝1.098이다)

압축인자(Z)가 $Z=1+\mathrm{BP}+C{P}^2$인 실제기체(real gas)의 퓨개시티(fugacity) 계수($\varphi$)는? (단, $B$와 $C$는 상수이다)

이심인자(acentric factor, ω)는 분자의 구조적 편차를 나타내는 지표로 환산증기압(P_r^sat)에 의해 계산될 수 있다. 서로 다른 물질의 환산증기압이 다음과 같을 때, ω값이 가장 작은 것은?

환산온도 T_r ＝ 0.7에서 측정한 각 물질의 환산증기압(P_r^sat)

ㄱ. 0.03 ㄴ. 0.05 ㄷ. 0.07 ㄹ. 0.10