화공기사 2018년 1회 기출 풀이(1번,2번,3번,4번,5번)

* 합격을 위해 맞춰야할 문제 : 1번, 2번, 4번, 5번

2018년 1회차는 필자가 응시했던 시험이다.. 근데 문제가 다 처음보는 것 같다..

 

1. 열용량에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

   ① 이상기체의 정용(定容)에서의 몰열용량은 내부에너지 관련 함수로 정의된다.

   ② 이상기체의 정압에서의 몰열용량은 엔탈피 관련함수로 정의된다.

   ③ 이상기체의 정용(定容)에서의 몰열용량은 온도변화와 관계없다.

   ④ 이상기체의 정압에서의 몰열용량은 온도변화와 관계있다.

정답 : 3번

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

1번 : dU=CvdT

2번 : dH=CpdT

3,4번 : Cp, Cv는 온도의 함수이다.

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

 

2. 액상과 기상이 서로 평형이 되어 있을 때에 대한 설명으로 틀린 것은?

   ① 두 상의 온도는 서로 같다.

   ② 두 상의 압력은 서로 같다.

   ③ 두 상의 엔트로피는 서로 같다.

   ④ 두 상의 화학포텐셜은 서로 같다.

정답 : 3번

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

1번 : pass

2번 : 생각해본적 없는 지문이지만 맞을 것 같다.

3번 : 기체가 액체보다 무질서하니까 기상이 엔트로피가 더 클 것이다.

4번 : 화학포텐셜에 대해 잘 모르지만 같으면 평형인건 안다.

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

 

3. 부피 팽창성 β와 등온 압축성 k의 비 (k/β)를 옳게 표시한 것은?

   ①

   ②

   ③

   ④

 

정답 : 1번

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

부피팽창성 베타와 등온압축성 카파는 반드시 외우고 있어야 하겠다.

말로 식을 풀어보면, 베타는 압력이 일정할 때 온도가 증가함에 따라 부피가 얼마나 증가하는 지..

카파는 온도가 일정할 때 압력이 증가함에 따라 부피가 얼마나 증가하는 지 나타낸다고 할 수 있다.

압력이 증가할수록 압축되어 부피는 작아지니 부호가 (-)이다. 이렇게 생각하면 외우기 쉽죠? Good-

그러면.. 다들 아래식 까지는 썼을거다.

 ..(가)

여기서 Cyclic relation (순환관계식) 이 떠올라야 한다.

화공열역학에서 쓰는 몇 안되는 수학 스킬이다.

부호 주의하고 반드시 잘 활용하도록 익혀 놓자.

이 문제의 변수인 T, V, P 로 순환관계식을 쓰면,

(가) 식에 맞게 부드럽게 만져주면,

..(나)

V가 일정하니 (아래첨자가 V) dU=CvdT 식을 떠올려보자.. 문제의 보기를 보고도 떠오르긴 한다..

편미분 식으로 쓰고, 또 부드럽게 만져주면 (나) 식을 만들 수 있다.

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

4. 이상기체의 단열과정에서 온도와 압력에 관계된 식이다. 옳게 나타낸 것은? (단, 열용량비  이다.)

   ① 

   ② 

   ③ 

   ④ 

 

 정답 : 1번

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

단열이니까 식이다. 보기는 T와 P로만 나타냈으니, 

V=RT/P 를 대입해서 정리하면 되겠다.

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

5. 600K의 열저장고로부터 열을 받아서 일을 하고 400K의 외계에 열을 방출하는 카르노(Carnot) 기관의 효율은?

   ① 0.33 ② 0.40 ③ 0.88 ④ 1.00

 정답 : 1번

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

이런 열기관 효율 문제가 나오면 아래 그림을 떠올려보자. 필요없으면 안 떠올려도 된다...

냉동기는 아래 그림에서 화살표만 반대로 바꾸면 된다..

열기관 효율은 아래와 같고,

ideal한 카르노 기관 같은 경우에는,

이 성립한다.

혹시나 냉동기 성능계수 COP 구하는 식과 헷갈리면 안된다..

이고, 

마찬가지로 역카르노 기관일 때는 

 이 성립한다.

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