2017년 국가직 7급 공개경쟁채용 화공열역학 가책형 기출문제

2017년 국가직 7급 공개경쟁채용 화공열역학 가책형 20문항 중 12문항의 발문과 선지입니다. 시험 시간은 20분입니다. 나머지 8문항은 그림이나 지문이 있어 앱에서 볼 수 있습니다. 정답·해설은 앱에서 볼 수 있습니다.

출처: 국가공무원 채용시스템(인사혁신처)

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1번
열역학적 변수들에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
1. ①온도, 압력, 밀도는 세기(intensive) 성질이다.
2. ②부피, 질량은 크기(extensive) 성질이다.
3. ③엔트로피는 경로(path) 함수이다.
4. ④엔탈피는 상태(state) 함수이다.
2번 그림이나 지문이 있는 문항입니다. 앱에서 보기
3번
Gibbs 에너지에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
1. ①일정한 온도와 압력에서 닫힌 계의 평형상태는 전체 Gibbs 에너지가 최소인 상태이다.
2. ②일정한 온도와 압력에서 기체의 혼합과정 중 Gibbs 에너지는 감소한다.
3. ③반응평형상수 값은 Gibbs 에너지의 변화와 무관하다.
4. ④단일 성분 계에서 Gibbs 에너지는 온도와 압력의 함수이다.
4번
기체의 부피 팽창률(volume expansivity)은 \beta이고 등온 압축률(isothermal compressibility)은 \kappa라고 할 때, \left( \frac{{Partial T}}{{Partial P}} \right)_{{V}} \, 값은?
1. ①- \frac{{\beta}}{{\kappa}}
2. ②- \frac{{\kappa}}{{\beta}}
3. ③\frac{{\beta}}{{\kappa}}
4. ④\frac{{\kappa}}{{\beta}}
5번
닫힌 계에서 어떤 기체가 P \, \, = \frac{{RT}}{{V - b}}의 상태방정식을 따른다고 할 때, 이 기체의 부피에 대한 내부에너지(U \,)의 변화량 \left( \frac{{Partial U}}{{Partial V}} \right)_{{T}}의 값은? (단, V \,는 몰부피, R은 기체상수, b는 양의 상수이다)
1. ①1
2. ②0
3. ③b
4. ④\frac{{1}}{{V^{{2}}}}
6번
1기압, 300K의 공기가 매우 느린 속도( u_{{1}} \approx 0 )로 압축기에 유입된 후 3기압으로 압축되었다가 다시 노즐에서 팽창되어 1기압, 300K이 되었다. 이때 최종속도( u_{{2}} )가 500ms^－1이었고, 압축과정에서 공기 1kg당 125kJ의 열이 제거되었다면, 공기 1kg당 가해진 일[kJ]은? (단, 위치에너지의 변화와 마찰에 의한 손실은 없다)
1. ①125
2. ②250
3. ③375
4. ④500
7번 그림이나 지문이 있는 문항입니다. 앱에서 보기
8번
닫힌 계에서 어떤 기체의 상태방정식이 V \, \, = \frac{{RT}}{{P}} \, + \, b로 표시된다. 기체가 가역적으로 등온 압축되는 과정의 부피감소( V_{{1}} - > V_{{2}} )에 필요한 일(W)의 양(\left| W \, \, \right|)은? (단, V \,는 몰부피, R은 기체상수, b는 양의 상수이다)
1. ①0
2. ②RT \, \, \, \ln \left( \frac{{V_{{1}}}}{{V_{{2}}}} \right)
3. ③RT \, \, \, \ln \left( \frac{{V_{{1}} + b}}{{V_{{2}} + b}} \right)
4. ④RT \, \, \, \ln \left( \frac{{V_{{1}} - b}}{{V_{{2}} - b}} \right)
9번
A, B, C의 삼성분계에서 과잉 Gibbs 에너지(G^{{E}} \, \,)가 G^{{E}} = \, x_{{A}} \, \, x_{{B}} \, \, x_{{C \,}} \, R \, T \, \,로 표시될 때, 성분 A의 활동도 계수(\gamma_{{A}})는? (단, x_{{A}}, x_{{B}}, x_{{C}} \,는 각각 성분 A, B, C의 몰분율이며, R은 기체상수이다)
1. ①\exp ( 2 \, x_{{B}}^{{2}} \, \, x_{{C}}^{{}} + 2 x \,_{{B}}^{{}} \, \, x_{{C}}^{{2}} - x \,_{{B}}^{{}} \, \, x_{{C}}^{{}} )
2. ②\exp ( x_{{B}}^{{2}} \, \, x_{{C}}^{{}} + x_{{B}}^{{}} \, \, x_{{C}}^{{2}} - x_{{B}}^{{}} \, \, x_{{C}}^{{}} )
3. ③\exp ( 2 x_{{B}}^{{2}} \, \, x_{{C}}^{{}} + 2 x_{{B}}^{{}} \, \, x_{{C}}^{{2}} + x_{{B}}^{{}} \, \, x_{{C}}^{{}} )
4. ④\exp ( x_{{B}}^{{2}} \, \, x_{{C}}^{{}} + x_{{B}}^{{}} \, \, x_{{C}}^{{2}} + x_{{B}}^{{}} \, \, x_{{C}}^{{}} )
10~11번 그림이나 지문이 있는 문항입니다. 앱에서 보기
12번
수평관 내에서 이상기체의 흐름공정에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
1. ①터빈은 내부에너지를 운동에너지로 변환시킨다.
2. ②비가역 단열 흐름에서 온도는 흐름방향으로 감소한다.
3. ③조름공정은 등엔탈피(\Delta H = 0) 과정이다.
4. ④가역 단열압축 공정은 등엔트로피(\Delta S = 0) 과정이다.
13번 그림이나 지문이 있는 문항입니다. 앱에서 보기
14번
1몰의 이상기체를 1기압에서 10기압으로 등온 압축할 경우, 계의 엔트로피 변화(\Delta S)는? (단, R은 기체상수이다)
1. ①R \, \, \ln \, \left( \frac{{1}}{{10}} \right)
2. ②- \, R \, \, \ln \, \left( \frac{{1}}{{10}} \right) \,
3. ③\frac{{R}}{{10}}
4. ④- \, \frac{{R}}{{10}}
15번
다음 경로 중 1기압, 300K의 이상기체를 3기압, 300K으로 압축할 때, 필요한 일(W)의 양(\left| W \, \, \right|)이 가장 큰 것은?
1. ①300K을 유지하며 가역적으로 압축
2. ②가역적으로 단열 압축한 후, 3기압을 유지하며 냉각
3. ③일정 부피에서 가압한 후, 3기압을 유지하며 냉각
4. ④1기압을 유지하며 수축한 후, 일정 부피를 유지하며 가열
16번
닫힌 계에서 이원자분자 이상기체가 일정 압력을 유지하며 외부로부터 공급된 열에 의해 팽창하여 일을 할 때, 기체에 공급된 열이 일로 전환된 비율은? (단, 이원자분자 이상기체의 정적 열용량 C_{{v}} = \frac{{5}}{{2}} R이며 R은 기체상수이다)
1. ①\frac{{2}}{{3}}
2. ②\frac{{2}}{{5}}
3. ③\frac{{2}}{{7}}
4. ④\frac{{2}}{{9}}
17~18번 그림이나 지문이 있는 문항입니다. 앱에서 보기
19번
어떤 온도 T \, \, [ \mathrm{K} ]에서 에탄올의 증기압 P^{{sat}}[kPa]을 P^{{sat}} = \exp ( 13 - \frac{{2500}}{{T}} ) \,로 표현할 수 있다고 할 때, 300\mathrm{K}에서 에탄올의 증발잠열[\mathrm{kJ} \, \mathrm{mol}^{{- 1 \,}}]은? (단, 에탄올 증기는 이상기체로 가정하고 액체의 몰부피는 증기의 몰부피에 비해 매우 작아서 무시하며, 기체상수 R = 8.3 \, \, \mathrm{J} \, \, \mathrm{mol}^{{- 1}} \, \mathrm{K}^{{- 1}}이다)
1. ①12.25
2. ②15.75
3. ③18.25
4. ④20.75
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