화공기사 2016년 1회 기출 풀이(16번,17번,*18번,*19번,20번)

* 합격을 위해 맞춰야할 문제 : 16번, 17번, 20번

16. 그림과 같이 계가 일을 할 때 이 계의 효율을 옳게 나타낸 것은?

 ① 

 ② 

 ③ 

 ④ 

정답 : 3번

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열기관의 효율을 생각할 때 가장 기본적인 식이 3번이 아닐까 싶다.

받은 열 중 몇 퍼센트나 일로 전환할 수 있는가?

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17. 20℃, 1atm 에서 아세톤의 부피팽창계수 β 는 , 등온압축계수 K는 이다. 아세톤을 정적하에서 20℃, 1atm으로부터 30℃ 까지 가열하였을 때 압력은 약 몇 atm 인가?

(단, β 와 K의 값은 항상 일정하다고 가정한다.)

 ① 12.1

 ② 24.1

 ③ 121

 ④ 241

정답 : 4번

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V, T, P 를 가지고 cyclic rule을 써보면,

위의 부피팽창률, 등온압축률 식을 변형해서 대입하면,

부피가 일정할 때 압력변화/온도변화 = 24

온도변화가 10 이므로 압력변화는 240

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18. 2성분 혼합물이 액체-액체 상평형을 이루고 있는 α 상과 β 상이 있을 때 액체-액체 상평형 계산에 사용되는 관계식에 해당하는 것은?

(단, 은 성분 1 의 조성, γ 는 활동도계수, 는 성분 1 의 증기압, 은 성분 1 의 헨리상수, 은 성분 1 의 퓨개시티 계수이다.)

 ① 

② 

 ③ 

 ④ 

정답 : 1번

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상평형일 때 각 상에서 혼합물 중 물질 i 의 퓨개시티는 같다.

퓨개시티를 '이탈성향'으로 이해하면 같아야 하는 게 이해가 될듯하다.

식으로 표현하면,

 ( '^' 표시는 혼합물을 의미한다.)

다시 이식은 활동도계수를 이용해서 아래와 같이 표현할 수 있다.

(수정된(modified) 라울의 법칙에서 압력이 퓨개시티로만 바뀌었다.)

(여기서 퓨개시티는 '^'가 없는 순수성분의 i 물질 퓨개시티이다.)

주어진 T, P 에서 위 식의 퓨개시티는 각 상에서 같기 때문에 사라진다.

남은 식은 

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19. 비리얼(Virial)식으로부터 유도된 옳은 식은?

(단, B = 제2비리얼계수, Z = 압축계수)

 ① 

 ② 

 ③ 

 ④ 

정답 : 4번

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Z = 1+BP/RT

PV/RT = 1 + BP/RT

PV = RT + BP

B = V - RT/P

B = ZRT/P - RT/P = RT(Z-1)/P

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20. Carnot 순환으로 작동되는 어떤 가역 열기관이 500℃ 에서 1000cal 의 열을 받아 일을 생산하고 나머지의 열을 100℃ 에서 배출한다. 가역 열기관이 하는 일은?

 ① 417cal

 ② 517cal

 ③ 373cal

 ④ 773cal

정답 : 2번

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열기관 효율은 아래와 같고,

ideal한 카르노 기관 같은 경우에는,

이 성립한다.

효율 = (773-373)/ 773 = 51.75%

1000cal * 0.5175 = 517.5cal

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