화공기사 2015년 4회 기출 풀이(*1번,2번,3번,4번,5번)

* 합격을 위해 맞춰야할 문제 : 3번, 5번

1. 과열 상태의 증기가 150psia, 500℉에서 노즐을 통하여 30psia 로 팽창한다. 이 과정이 단열, 가역적으로 진행하여 평형을 유지한다고 할 때 노즐의 출구에서의 증기상태는 어떠한지 알고자 한다. 다음 설명 중 틀린 것은?

 ① 엔트로피 변화는 없다.

 ② 수증기표(steam table)를 이용한다.

 ③ 몰리에 선도를 이용한다.

 ④ 기체인지 액체인지는 알 수 없다.

정답 : 4번

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1번 : 단열가역 → 등엔트로피

2번 : 스팀테이블은 포화증기 또는 과열증기에 대하여

압력 또는 온도의 변화에 따른 specific volume, specific enthalpy, specific entropy

 등을 기록한 표이다. 압력과 온도를 알면 비체적, 비엔탈피 등의 상태량을 알 수 있다.

3번 : 일반적으로 엔탈피-엔트로피 선도이고, 상태량을 알 수 있다.

4번 : 가역단열과정이라고 하고, 초기 온도,압력, 나중 압력도 주어졌으므로, 

나중 온도, 압력도 알 수 있을거고, 온도와 압력을 알면 액체인지 고체인지 알 수 있을거다.

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2. 다음 도표상의 점 A로부터 시작되는 여러 경로 중 액화가 일어나지 않는 공정은?

 ① A → (1)

 ② A → (2)

 ③ A → (3)

 ④ A → B → A' → (3')

정답 : 3번

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엔트로피가 증가하는 3번은 액화가 아닐 것이다..

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3. 다음 T-S 선도에서 건도 x 인 (1)에서의 습증기 1kg 당 엔트로피는 어떻게 표시되는가?

(단, 건도 x 는 습증기 중 증기의 질량분율이고 V 는 증기, L 은 액체를 나타낸다.)

 ① 

 ② 

 ③ 

④ 

정답 : 3번

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습증기는 증기(기체) 속에 물(액체)가 떠다니는 형태라고 생각하면 되겠다.

그래서 가중평균의 개념으로 생각하면 되는 것 같다.

전체 엔트로피 = 기체의 엔트로피 * 기체의 분율 + 액체의 엔트로피 * 액체의 분율

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4. 3성분계의 기-액 상평형 계산을 위하여 필요한 최소의 변수의 수는 몇 개인가?

(단, 반응이 없는 계로 가정한다.)

 ① 1개

 ② 2개

 ③ 3개

 ④ 4개

정답 : 3번

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F = C-P+2-r-s

C = 3, P = 2, r = 0, s = 0

F = 3

온도, 압력, 그리고 한 성분의 조성 이 결정되면 계가 결정되지 싶다.

이해를 돕기 위해 벤젠-톨루엔 이성분계를 생각해보면,

F = 2-2+2-0-0 = 2 이고, T, P 의 두가지가 결정되면 조성까지 모두 결정된다.

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5. 기호의 의미가 다음과 같을 때 수식의 설명으로 옳은 것은?

 ① 증기가 이상기체라면 이다.

 ② 이상용액인 경우 이다.

 ③ 루이스-랜덜의 법칙(Lewis-Randal의 rule)에서 이다.

 ④ 라울의 법칙은 이다.

정답 : 1번

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1번 : 이상기체의 퓨개시티계수는 1 이다. (퓨개시티 잘 몰라도 이 정도는 알고 가자.)

2,3번 : 이상용액의 경우 루이스-랜덜 법칙이 성립하고, 다음 식으로 표현된다.

, 

4번 : 라울의 법칙은 

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