7급 국가직 화공열역학 2017년 기출문제

열역학적 변수들에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

실제 기체의 열용량에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고른 것은? (단, $C_v$는 정적열용량, $C_p$는 정압열용량이다)

ㄱ. $C_v$는 온도의 함수이다.

ㄴ. 단열 팽창 공정일 때 $C_p$는 $C_v$와 같은 값이다.

ㄷ. $C_p$는 온도에 무관한 함수이다.

Gibbs 에너지에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

기체의 부피 팽창률(volume expansivity)은 $\beta$ 이고 등온 압축률(isothermal compressibility)은 $\kappa$ 라고 할 때, ${\left(\frac{\partial T}{\partial P}\right)}_V$ 값은?

닫힌 계에서 어떤 기체가 $P=\frac{RT}{V-b}$의 상태방정식을 따른다고 할 때, 이 기체의 부피에 대한 내부에너지($U$)의 변화량 ${\left(\frac{\partial U}{\partial V}\right)}_T$의 값은? (단, $V$는 몰부피, $R$은 기체상수, $b$는 양의 상수이다)

1 기압, 300 K의 공기가 매우 느린 속도$(u_1\approx 0)$로 압축기에 유입된 후 3 기압으로 압축되었다가 다시 노즐에서 팽창되어 1 기압, 300 K이 되었다. 이때 최종속도$(u_2)$가 500 m s^－1 이었고, 압축과정에서 공기 1 kg당 125 kJ의 열이 제거되었다면, 공기 1 kg당 가해진 일[kJ]은? (단, 위치에너지의 변화와 마찰에 의한 손실은 없다)

Carnot 엔진에 대한 정규 $T-S$ 선도(실선)에서 어느 하나의 과정에 점선으로 표시된 변화를 준 경우에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

닫힌 계에서 어떤 기체의 상태방정식이 $V=\frac{RT}{P}+b$로 표시된다. 기체가 가역적으로 등온 압축되는 과정의 부피감소$(V_1\to V_2)$에 필요한 일($W$)의 양($\left|W\right|$)은? (단, $V$는 몰부피, $R$은 기체상수, $b$는 양의 상수이다)

$A$, $B$, $C$의 삼성분계에서 과잉 Gibbs 에너지($G^E$)가 $G^E=x_A{x}_B{x}_{C}RT$로 표시될 때, 성분 $A$의 활동도 계수(${\gamma }_A$)는? (단, $x_A$, $x_B$, $x_C$는 각각 성분 $A$, $B$, $C$의 몰분율이며, $R$은 기체상수이다)

어떤 기체의 압력$(P)$에 대한 압축인자($Z$)의 관계가 다음과 같은 온도별 그래프로 표시된다. 그래프에서 $P-Z$ 관계가 $Z=1+B{}^{\prime }P+C{}^{\prime }{P}^2+\cdots$의 비리얼(virial) 식으로 표현될 때, 가장 작은 제2 비리얼 계수($B{}^{\prime }$) 값을 갖는 온도는?

부피와 온도가 같은 두 단열 상자가 있다. 한 상자에는 $\mathrm{Ar}$ 이 다른 상자에는 $Ne$ 이 각각 1 몰씩 들어있다. 두 상자를 맞대고 그 사이의 벽을 제거하여 두 기체를 혼합할 때, 변하지 않는 열역학적 양으로만 묶은 것은? (단, 두 기체는 서로 반응하지 않는 이상기체이며, 벽을 제거할 때 마찰손실은 없다)

ㄱ. 엔트로피

ㄴ. 엔탈피

ㄷ. Gibbs 에너지

ㄹ. 내부에너지

수평관 내에서 이상기체의 흐름공정에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

다음 $P-V$ 선도에서 $a$와 $b$사이의 가역 과정에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1 몰의 이상기체를 1 기압에서 10 기압으로 등온 압축할 경우, 계의 엔트로피 변화($\Delta S$)는? (단, $R$은 기체상수이다)

다음 경로 중 1 기압, 300 K의 이상기체를 3 기압, 300 K으로 압축할 때, 필요한 일($W$)의 양($\left|W\right|$)이 가장 큰 것은?

닫힌 계에서 이원자분자 이상기체가 일정 압력을 유지하며 외부로부터 공급된 열에 의해 팽창하여 일을 할 때, 기체에 공급된 열이 일로 전환된 비율은? (단, 이원자분자 이상기체의 정적 열용량 $C_v=\frac{5}{2}R$이며 $R$은 기체상수이다)

수소 연료전지에서 $2H_2(g)+O_2(g)\to 2H_{2}O(l)$의 반응이 일어난다. 각 성분의 표준생성엔탈피와 표준생성엔트로피가 표와 같을 때, 300 K에서의 기전력[V]은? (단, Faraday 상수는 96500 C mol^－1이다)

화합물	표준생성엔탈피 [kJ mol－1]	표준생성엔트로피 [J mol－1 K－1]
$H_{2}O(l)$	-290	70
$H_2(g)$	0	130
$O_2(g)$	0	205

일정 온도에서 $H_2(g)+I_2(g)$⇌$2\mathrm{HI}(g)$와 같은 반응이 일어난다. 각 성분의 몰농도가 시간에 따라 다음 그래프와 같이 변한다면, 이 반응의 반응평형상수 값은?

어떤 온도 $T[\mathrm{K}]$에서 에탄올의 증기압 $P^{sat}$[kPa]을 $P^{sat}=\exp (13-\frac{2500}{\mathrm{T}})$로 표현할 수 있다고 할 때, 300 $\mathrm{K}$에서 에탄올의 증발잠열[$\mathrm{kJ}{\mathrm{mol}}^{-1}$]은? (단, 에탄올 증기는 이상기체로 가정하고 액체의 몰부피는 증기의 몰부피에 비해 매우 작아서 무시하며, 기체상수 $R=8.3\mathrm{J}{\mathrm{mol}}^{-1}{\mathrm{K}}^{-1}$이다)

어떤 일정 온도에서 성분 1과 성분 2로 구성된 기－액 혼합물의 $P-x_1-y_1$ 상평형 선도에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, $N_V$는 기상의 몰수, $N_L$은 액상의 몰수, $x_1$은 성분 1의 액상 몰분율, $y_1$은 성분 1의 기상 몰분율, $z_1$은 혼합물 내 성분 1의 총 몰분율, $P$는 계의 전체압력, $P_1^{sat}$은 성분 1의 포화증기압, $P_2^{sat}$은 성분 2의 포화증기압이며, $w_V$와 $w_L$은 표시한 부분의 길이이다)