화공기사 2015년 1회 기출 풀이(6번,7번,8번,9번,10번)

* 합격을 위해 맞춰야할 문제 : 6번, 7번, 9번

6. 30℃ 와 -10℃ 에서 작동하는 이상적인 냉동기의 성능 계수는 약 얼마인가?

 ① 6.58

 ② 7.58

 ③ 13.65

 ④ 14.65

정답 : 1번

----------------------------------------------------------------------------------------------------

= 263/(303-263) = 6.575

----------------------------------------------------------------------------------------------------

7. 초기상태가 300K, 1bar인 1몰의 이상기체를 압력이 10bar가 될 때까지 등온 압축한다. 이 공정이 역학적으로 가역적일 경우 계가 받은 일과 열(W, Q)를 구하였다. 다음 중 옳은 것은?

(단, 기체상수는 R (J/mol·K) 이다.)

 ① W = 69R, Q = -69R

 ② W = 69R, Q = 69R

 ③ W = 690R, Q = -690R

 ④ W = 690R, Q = 690R

정답 : 3번

----------------------------------------------------------------------------------------------------

계가 주위에 하는 일은 W = -690.78R 이므로 받은 일은 690.78R 이고,

ΔU = Q - W 에서

이상기체가 등온일 때는 내부에너지 변화가 없으므로 Q = W 이다.

그래서 W = Q = -690R

부호가 굉장히 헷갈릴 수 있는데.

내가 잡은 기준은 일을 주위에 해주었을 때 + 이다.

U = Q - W 에서 W 도 일을 주위에 해주었을 때 + 이다.

풀이에서 쓴 W와 보기에 나온 W는 부호가 다르다.

보기의 W 는 받은 일을 물어보고 있으므로 일을 받았을 때 + 이다. 

----------------------------------------------------------------------------------------------------

8. 560℃, 2atm 하에 있는 혼합가스의 조성은 10%, 0.5%, 1.0%, 88.5% 이다. 이 온도에서 반응의 평형상수는 20 이다. 이 혼합가스에 대한 설명으로 옳은 것은?

 ① 평형에 있다.

 ② 평형에 있지 않으며 가 생성되고 있다.

 ③ 분해가 일어나고 있다.

 ④ 준평형상태에 있다.

정답 : 2번

----------------------------------------------------------------------------------------------------

이 문제는 평형상수 계산할 때 농도를 문제에 주어진 % 단위로 대입해야 답이 나온다.

이런 듣도보도 못한 방법이..

난 뭐가 맞는 지 모르겠다.

----------------------------------------------------------------------------------------------------

9. 김박사는 400K 에서 25000J/s 로 에너지를 받아 200K 에서 12000J/s 로 열을 방출하고 15kW 의 일을 하는 열기관을 발명하였다고 주장하고 있다. 김박사의 주장을 열역학 제 1, 2법칙에 의해 평가한 것으로 가장 적절한 것은?

 ① 이 열기관은 열역학 제 1법칙으로는 가능하나, 제2법칙에 위배되므로 김박사의 주장은 믿을 수 없다.

 ② 이 열기관은 열역학 제 1법칙으로는 위배되나, 제2법칙에 가능하므로 김박사의 주장은 믿을 수 없다.

 ③ 이 열기관은 열역학 제 1, 2법칙에 모두 위배되므로 김박사의 주장은 믿을 수 없다.

 ④ 이 열기관은 열역학 제 1, 2법칙 모두 가능하므로 김박사의 주장은 옳다.

정답 : 3번

----------------------------------------------------------------------------------------------------

25000J/s = 25kW

25kW 를 받아서 12kW + 15kW 가 나왔으니 에너지보존법칙에 위배된다.(1법칙에 위배)

카르노 기관에서 열효율이 최대인데

(400K-200K)/400K = 0.5

즉, 25kW 를 받아서 최대 12.5kW 의 일을 할 수 있다.

그런데 김박사의 열기관은 15kW 의 일을 했으므로 2법칙에 위배된다.

----------------------------------------------------------------------------------------------------

10. 가 다음과 같이 표시된다면 활동도계수는?

(단, 는 과잉 깁스에너지, B, C는 상수, γ 는 활동도계수,  : 액상 성분 1, 2의 몰분률이다.)

 ① 

 ② 

 ③ 

 ④ 

정답 : 2번

----------------------------------------------------------------------------------------------------

부분몰과잉깁스에너지=RTlnγi ...... 라는 식을 알고, 그 계산도 할 수 있어야 풀 수 있는 문제다.

라 하고, 식을 계산해보자.

몫의 미분을 해야한다.

----------------------------------------------------------------------------------------------------