화공기사 2018년 2회 기출 풀이(*1번,2번,3번,*4번,5번)

* 합격을 위해 맞춰야할 문제 : 1번, 3번, 4번, 5번

1. 다음 그림은 A, B-2성분계 용액에 대한 1기압 하에서의 온도-농도간의 평형관계를 나타낸 것이다. A 의 몰분율이 0.4 인 용액을 1기압 하에서 가열할 경우, 이 용액의 끓는 온도는 몇 ℃ 인가?

(단,  는 액상 몰분률이고 는 기상 몰분률이다.)

 ① 80℃

 ② 80℃ 부터 92℃ 까지

 ③ 92℃ 부터 100℃ 까지

 ④ 110℃

정답 : 3번

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2성분계 비점선도 개념을 잘 다져야 한다..

안그러면 헷갈린다..

그래프를 읽어보면,

문제대로 몰분율 0.4 용액을 천천히 가열하면

92℃에서 끓기 시작한다.

92℃에서 끓어나온 기상의 조성은 수평하게 선을 그어서 윗 곡선과 만난 점의 조성이고

눈금이 없어서 정확치 않지만 0.7쯤 되겠다.

끓어나온 기상에 A의 양이 더 많으니 남아있는 액체에서 A의 몰분율은 당연히 줄어든다.

점점 줄어들면서 100℃ 까지 끓다가 100℃가 되면 모두 기화된다.

이 개념은 17년 2회 1번(8번)에서 아주 잘 다루고 있다.

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2. 그림의 2단 압축조작에서 각 단에서의 기체는 처음 온도로 냉각 된다고 한다. 각 압력사이에 어떤 관계가 성립할 때 압축에 소요되는 전 소요일(total work)량이 최소가 되겠는가?

 ① 

 ② 

 ③ 

 ④ 

정답 : 4번

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다단 압축에서 각 단의 압축비가 같을 때 소요일은 최소가 된다.

압축비 γ

γ = P/P1 = P2/P, P^2 = P1P2

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3. 여름철에 집안에 있는 부엌을 시원하게 하기 위하여 부엌의 문을 닫아 부엌을 열적으로 집안의 다른 부분과 격리하고 부엌에 있는 전기냉장고의 문을 열어놓았다. 이 부엌의 온도는?

 ① 온도가 내려간다.

 ② 온도의 변화는 없다.

 ③ 온도가 내려갔다, 올라갔다를 반복한다.

 ④ 온도는 올라간다.

정답 : 4번

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이 문제도 화공기사 태초부터 있었을 것 같은 문제..

냉장고 문을 열어 냉장고가 온도가 올라가면 ...

열일한다.. 전기세 엄청 나온다..

냉장고 안이 시원해지는 만큼 냉장고 엉덩이는 더워진다.

냉장고를 열어서 방이 시원해지는 만큼 엉덩이에서 열을 뿜기 때문에

방의 온도는 그대로다......라고 하면 안되고..

그 과정이 가역적이지 못하므로 방이 시원해지는 것 이상으로 엉덩이에서 열을 뿜어서

결국 방의 온도는 올라간다..

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4. 진공에서 CaCO3(s)가 CaO(s)와 CO2(g)로 완전분해하여 만들어진 계에 대해 자유도(Degree of freedom) 수는?

 ① 0

 ② 1

 ③ 2

 ④ 3

정답 : 3번

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아니 이게 3번이라고??

자유도 문제는 다 외우든지 해야지..

이 문제는 어렵게 생각할 게 없다.

"완전"분해 되었으므로 CaO와 CO2만 남는다.

그래서 C=2, P=2, C-P+2=2 이다.

화학식도 특별조건도 없다.

다만 완전분해가 아닐 경우

C=3, P=3(고체는 상 따로 셈), i=1(화학평형식 1개), s=0(특별조건 없음)

C-P+2-e-s = 1 이 된다.

결론은 온도(?)만 정해지면 계의 상태는 모두 정해지는 셈이다.

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5. 1kg 의 질소가스가 2.3atm, 367K 에서 압력이 2배로 증가하는데 PV^1.3 = const. 의 폴리트로픽 공정(Polytropic process)에 따라 변화한다고 한다. 질소가스의 최종 온도는 약 얼마인가?

 ① 360 K 

 ② 400 K

 ③ 430 K

 ④ 730 K

정답 : 3번

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PV^1.3=const.

PV=nRT

두 식을 잘 짬뽕

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