7급 국가직 화공열역학 2016년 기출문제

1 bar의 압력으로 유지되는 대기 중에 1 L 부피의 풍선이 1 kJ의 열을 받아 2 L로 가역등압팽창할 때, 풍선 내부에 있는 공기의 내부에너지 변화(ΔU)와 엔탈피 변화(ΔH)량[kJ]은?

반데르 발스(van der Waals) 상태방정식이 $P=\frac{RT}{V_{}-b}-\frac{a}{V^{2_{}}}$으로 주어질 때, 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

절대 영도에서 어떤 고체의 엔탈피가 10 kJ일 때, 10 K에서 고체의 엔탈피[kJ]는? (단, 고체의 정압열용량 C_P ＝ aT³, a ＝ 40 J·K^-4, T는 절대온도, 압력은 변하지 않는다)

조름공정(throttling process)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, 유체의 운동에너지와 위치에너지의 변화가 없고 계의 열전달이 없다고 가정한다)

이상적인 기체터빈 기관의 압력－부피(P-V) 선도로 옳은 것은?

300 K의 어떤 액체를 일정부피에서 400 K으로 가열하였을 때, 가해진 열[kJ]은? (단, 주어진 온도 범위에서 액체의 정적열용량(C_V)과 절대온도(T)의 관계는 C_V ＝ a ＋ bT, a ＝ 100 J·K^-1, b ＝ 0.04 J·K^-2이다)

화학퍼텐셜(chemical potential, ${\mu }_i$)의 정의로 옳지 않은 것은? (단, n은 계의 총 몰 수이고, $n_i$는 성분 i의 몰 수이며, $n_{j\ne i}$는 i 성분 이외의 모든 성분의 몰 수를 일정하게 유지한다는 것을 의미한다. H : 몰엔탈피, S : 몰엔트로피, A : 몰헬름홀츠에너지, G : 몰깁스에너지, U : 몰내부에너지, V : 몰부피, T : 온도, P : 압력)

200 K, 100 kPa의 온도와 압력에 있는 1몰의 이상기체가 가역공정을 거쳐 400 K, 200 kPa로 변화할 때, 엔트로피 변화량($\frac{\Delta S}{R}$)의 절댓값은? (단, 이상기체의 정압열용량 C_P ＝ 1.5 R, R은 기체상수이다)

사이클로헥사논(1)/페놀(2)로 구성된 이성분계가 140 °C에서 기－액 평형상태에 있다. 다음 ㉠, ㉡에 대한 활동도 계수 비($\frac{{\gamma }_1}{{\gamma }_2}$)를 각각 구하면? (단, 140 °C에서 사이클로헥사논의 증기압은 70 kPa, 페놀의 증기압은 30 kPa, $\gamma$는 활동도 계수, ${\alpha }_{12}$는 페놀에 대한 사이클로헥사논의 상대휘발도, 기상은 이상기체이다)

㉠ ${\alpha }_{12}$ ＝ 3.5에서의 활동도 계수 비

㉡ 공비점에서의 활동도 계수 비

㉠ ㉡

닫힌계에 대한 열역학적 관계식으로 옳지 않은 것은? (단, P : 압력, V : 몰부피, T : 온도, U : 몰내부에너지, H : 몰엔탈피, S : 몰엔트로피, G : 몰깁스에너지)

100 °C, 1 bar의 물이 일정온도와 일정압력에서 증발할 때, 내부에너지 변화량[kJ·kg^-1]은? (단, 주어진 조건에서 물의 증발 잠열은 2,200 kJ·kg^-1, 물과 수증기의 비부피는 각각 0.001 m³·kg^-1과 1.671 m³·kg^-1이다)

디젤기관(Diesel engine)과 오토기관(Otto engine)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

다음 괄호 안에 들어갈 용어로 옳은 것은?

닫힌계의 순수한 물질이 일정온도, 일정압력에서 상변화를 일으킬 때, 1몰당 ( ㉠ )는 변화하지 않으며, 이로부터 액체의 증발잠열과 증기압곡선과의 연관성을 나타내는 ( ㉡ ) 식을 유도할 수 있다.

㉠ ㉡

어떤 열기관이 500 K에서 100 kJ의 열을 흡수하여 일을 생산하고, 300 K에서 열을 버린다. 열기관의 실제 열효율이 최대 가능 값의 50 %일 때, 열기관이 한 일[kJ]은?

그림은 냉방기의 증기－압축 사이클을 나타낸다. 어떤 공간에 냉방기를 설치했을 때 응축기(condenser), 조름밸브(throttle valve), 증발기(evaporator), 압축기(compressor) 중에서 실내 공기로부터 열을 흡수하여 냉방효과를 주는 장치는?

1 bar, 12 m³의 상태에 있는 이상기체가 가역등온압축공정을 거쳐 12 bar, 1 m³으로 변화할 때, 소요된 일[kJ]의 절댓값은? (단, ln12 ＝ 2.5이다)

300 마력의 출력을 가진 자동차의 열효율이 25 %이다. 연료 1 kg이 30,000 kJ의 열을 낸다면, 이 자동차의 시간당 연료 소비량[kg·h^-1]은? (단, 1 마력 ＝ 0.75 kW이다)

400 K와 4 bar의 상태에 있는 이상기체가 1 bar까지 가역단열팽창 될 때, 최종온도[K]는? (단, C_p ＝ 2R이며 R은 기체상수이다)

1 기압, 100 °C의 물 10 g과 같은 조건의 수증기 10 g을 일정한 압력에서 각각 냉각시켜 50 °C의 물로 만들 때 방출하는 열[cal]을 비교한 것으로 옳은 것은? (단, 물의 비열은 1 cal·g^-1·°C^-1, 증발잠열은 540 cal·g^-1이다)

어떤 이상기체가 닫힌계에서 다음과 같은 가역공정을 거친다. ㉠과 ㉡의 공정을 거치는 동안 소요되는 열(Q)과 일(W)의 총량[J·mol^-1]은? (단, 기체의 C_V ＝ 12 J·mol^-1·K^-1, 기체상수는 R ＝ 8.3 J·mol^-1·K^-1, ln2.7 ＝ 1.0이다)

㉠ 1 → 2 : 300 K, 100 kPa에서 450 K, 270 kPa 까지 단열 압축

㉡ 2 → 3 : 일정압력하에서 450 K로부터 300 K까지 냉각

㉢ 3 → 1 : 초기상태로 등온 팽창

$|Q|$ $|W|$