화공기사 2015년 4회 기출 풀이(16번,17번,18번,19번,20번)

* 합격을 위해 맞춰야할 문제 : 16번, 18번, 19번

16. Z = 1 + BP 와 같은 비리얼 방정식(virial equation)으로 표시할 수 있는 기체 1몰을 등온 가역과정으로 압력 P1 에서 P2 까지 변화시킬 때 필요한 일 W 를 옳게 나타낸 식은?

(단, Z 는 압축인자이고 B 는 상수이다.)

 ① 

 ② 

 ③ 

 ④ 

정답 : 1번

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17. 의 관계식에 따르는 기체의 퓨개시티계수 Φ 는?

(단, b 는 상수이다.)

 ① 

 ② 

 ③ 

 ④ 

정답 : 2번

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(T 일정)

(다른 방법이 있는 지 모르겠는데 이 식을 외우면 풀 수 있다.)

첫 줄의 식에 대입하면,

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18. 요오드 증기가 그 고체와 평형에 있는 계에 대한 자유도는 얼마인가?

 ① 0

 ② 1

 ③ 2

 ④ 3

정답 : 2번

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F=C-P+2-r-s

C = 1 (요오드 한 종류)

P = 2 (기체, 고체)

r = 0

s = 0

F = 1 

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19. 20℃, 1atm 에서 아세톤에 대해 부피팽창률 , 등온압축률 , V = 1.287㎤/g 이다. 정용하에서 20℃, 1atm 에서 30℃ 까지 가열한다면 그 때 압력은 몇 atm 인가?

 ① 1

 ② 5.17

 ③ 241

 ④ 20.45

정답 : 3번

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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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20. 다음과 같은 임계 물성을 가진 두 개의 분자(A와B)가 동일한 이심 인자를 가지고 있다. 대응상태 원리가 성립한다고 할 때, 분자 A의 물성을 기준으로 분자 B의 물성을 옳게 유추한 것은?

(단, 분자 A의 물성은 300K, 101.325kPa 에서 V = 24,000㎤/mol 이다.)

- 분자 A : Tc = 190K, Pc = 4600kPa

- 분자 B : Tc = 305K, Pc = 4900kPa

 ① T=300K, P=101.325kPa, V=36214㎤/mol

 ② T=481.6K, P=107.8kPa, V=36214㎤/mol

 ③ T=300K, P=101.325kPa, V=26215㎤/mol

 ④ T=481.6K, P=107.8kPa, V=26215㎤/mol

정답 : 2번

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대응상태 정리 : 모든 유체들을 같은 환산온도(Tr)와 환산압력(Pr)에서 비교하였을 때,

거의 같은 압축인자를 가지며, 이상기체 거동을 벗어나는 정도 또한 거의 같다.

이심인자는 대응상태의 정리를 벗어나는 물질들에 대하여 고려하는 인자이다.

Ar, Kr, Xe 는 대응상태 정리를 거의 정확하게 따르는데 이들의 이심인자 w 는 0이다.

동일한 w 를 가지면, 같은 환산온도, 환산온도 압력에서 비교했을 때,

압축인자 및 이상기체 거동에서 벗어나는 정도 또한 거의 같다.

A의 환산온도는,

300K/190K = 1.579

A의 환산압력은,

101.325kPa/4600kPa = 0.022

A와 B를 같은 환산온도, 환산압력에서 비교하려면,

B의 온도는,

305K*1.579 = 481.595K

B의 압력은,

4900kPa*0.022 = 107.8kPa

일 때 A와 B의 환산온도, 환산압력이 같다.

이 때 Z=PV/RT 가 같다고 했으므로,

A의 압축인자 = 101.325 * 24000 / 300R

B의 압축인자 = 107.8 * V / 481.6R

두 식이 같으므로, (단위는 두 식이 같으므로 따로 표기하지 않았다.)

V = 36213.8

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