화공기사 2017년 2회 기출 풀이(6번,7번,8번,9번,10번)

* 합격을 위해 맞춰야할 문제 : 6번, 7번, 8번

6. 27℃, 800atm 하에서 산소 1 mol 부피는 몇 L인가?

(단, 이 때 압축계수는 1.5 이다.)

 ① 0.46L

 ② 0.72L

 ③ 0.046L

 ④ 0.072L

정답 : 3번

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PV = znRT

800atm * V L = 1.5 * 1 * 0.0821 * 300K

V = 0.046

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7. 어느 물질의 등압 부피팽창계수와 등온부피압축계수를 나타내는 β와 k가 각각 β=a/V 와 k=b/V로 표시될 때 이 물질에 대한 상태방정식으로 적합한 것은?

 ① V = aT +bP + 상수

 ② V = aT - bP + 상수

 ③ V = -aT + bP + 상수

 ④ V = -aT - bP + 상수

정답 : 2번

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일단 기본적으로 이건 써놓고..

여기서 수학적 스킬?이 조금 필요하다. 보기를 보면서 아래 식을 떠올려서 써야 한다.

V가 T와 P의 함수이기 때문에 다음과 같이 쓸 수 있다.

 

이므로,

양변을 적분하면,

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8. 다음 그림은 1기압하에서의 A, B 2성분계 용액에 대한 비점선도(Boiling point diagram)이다. = 0.40 인 용액을 1기압 하에서 서서히 가열할 때 일어나는 현상을 설명한 내용으로 틀린 것은? (단, 처음 온도는 40℃이고, 마지막 온도는 70℃이다.)

 ① 용액은 50℃에서 끓기 시작하여 60℃가 되는 순간 완전히 기화한다.

 ② 용액이 끓기 시작하자마자 생긴 최초의 증기조성은 = 0.70 이다.

 ③ 용액이 계속 증발함에 따라 남아있는 용액의 조성은 곡선 DE를 따라 변한다.

 ④ 마지막 남은 한방울의 조성은 = 0.15 이다.

정답 : 3번

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아래 링크에 문제 풀이와 함께 비점선도 읽는 법을 정리했다.

https://for-freeedom.tistory.com/67

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9. 다음 중 역행응축(retrograde condensation)현상을 가장 유용하게 쓸 수 있는 경우는?

 ① 기체를 임계점에서 응축시켜 순수성분을 분리시킨다.

 ② 천연가스 채굴 시 동력 없이 액화천연가스를 얻는다.

 ③ 고체 혼합물을 기체화시킨 후 다시 응축시켜 비휘발성 물질만을 얻는다.

 ④ 냉동의 효율을 높이고 냉동제의 증발잠열을 최대로 이용한다.

정답 : 2번

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역행응축은 네이버 지식백과에 정말 쉽게 설명되어 있다.

이보다 잘 설명할 자신이 없어 포스팅 못하겠다.

간략하게 말하면,

다성분계이고, 임계점 부근의 특수한 조건에서 압력을 낮출 때 응축되는 현상이다.

보통은 응축시키려면 압력을 높여야 하지 않나. 그래서 '역행' 응축이다.

자세한 내용은 생략하고 천연가스  채굴에 사용되는 원리라는 정도 알고있으면 좋겠다.

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10. 어떤 기체가 주울-톰슨 전환점(Joule-Thomson inversion point)이 될 수 있는 조건은?

(단, 이다.)

 ① 

 ② 

 ③ 

 ④ 

정답 : 1번

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줄톰슨 전환점은 실제 기체에서 줄톰슨계수가 0이 되는 점이다.

주어진 식에서 기본적으로 줄톰슨팽창은 dH = 0 이다.

다음으로 줄톰슨계수를 보면

가 0이 되려면 dT = 0 이다. (온도 변화가 없다.)

위의 두조건에서 주어진 식이 성립하려면,

줄톰슨팽창 관련 개념은 아래 링크에 정리했다.

https://for-freeedom.tistory.com/65

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