[9급 서울시 화학공학일반] 15년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

Gibbs 상률을 적용할 때, 기체, 액체, 고체가 동시에 존재하는 물(H2O)의 열역학적 상태를 규정하기 위한 자유도(degree of freedom)는 몇 개인가?

0

1

2

3

벤젠과 톨루엔 혼합액(벤젠의 농도 60 중량%)이 100 kg/s의 유량으로 증류탑에 공급되고 있다. 탑정액(Distillate) 생성물의 유량은 60 kg/s이며 탑정액 중 벤젠의 농도는 90 중량%이다. 증류탑 탑저액(Bottom) 생성물 중 톨루엔의 농도(중량%)를 결정하면?

85 %

87 %

90 %

93 %

다음 중 열교환기의 필수적인 설계 요소에 해당하지 않는 것은?

열전달 시간

열전달 면적

대수 평균 온도 차

총괄 열전달 계수

공간시간(space time)이 3.12 min이고, $C_{A0}$=5 mol/ℓ이며, 원료 공급이 2 분에 2,000 mol로 공급되는 흐름 반응기의 최소 체적은 어떻게 되는가?

604 ℓ

624 ℓ

644 ℓ

664 ℓ

다음 중 직관(pipe)의 마찰손실 계산을 위한 Fanning식과 Hagen−Poiseuille식에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

Hagen−Poiseuille식은 유체가 층류일 때 유체의 마찰손실을 계산할 수 있다.

Fanning식에서 유체 마찰손실은 운동에너지와 직관(pipe)의 직경에 비례한다.

Fanning식에서 유체 마찰손실은 직관의 길이에 비례한다.

마찰계수의 차원은 무차원이다.

내경이 20 cm인 관 속을 비중 0.8인 뉴튼 유체가 층류로 흐르고 있다. 관 중심에서의 유속이 20 cm/sec라면 관 벽에서 5 cm 떨어진 지점의 국부 속도는 몇 cm/sec인가?

12 cm/sec

13 cm/sec

14 cm/sec

15 cm/sec

다음 중 가능한 한 값이 크면 좋은 계측기의 특성은?

시간상수(time constant)

응답시간(response time)

감도(sensitivity)

수송지연(transportation lag)

다음 흡착에 대한 설명으로 옳은 것을 모두 고르면?
㉠ 흡착은 고체와 기체, 기체와 액체 등의 계면에서 기체 또는 액체 혼합물 중의 목적 성분을, 제3의 물질을 이용하여 분리하는 조작이다.
㉡ 물리흡착은 흡착제와 흡착질 사이의 화학 작용에 의한 흡착이다.
㉢ 열 교대 흡착공정(thermal swing adsorption)은 감압조건에서 탈착되고 상압조건에서 흡착되는 공정이다.
㉣ Langmuir식은 모든 흡착점의 흡착에너지가 균일하고 흡착된 분자 간 상호작용이 없음을 가정하여 유도한다.

㉠, ㉡

㉠, ㉣

㉡, ㉢

㉡, ㉣

건물 벽의 두께가 10 cm이고, 겨울철 바깥 표면의 온도가 0 ℃일 때, 안쪽 표면의 온도를 30 ℃로 유지하면 벽을 통한 단위 면적당 열전달량은? (단, 건물 벽의 열전도도는 0.01 kcal/m·hr·℃이다.)

0.005 kcal/m2·min

0.05 kcal/m2·min

0.5 kcal/m2·min

5 kcal/m2·min

80.6 °F의 방에서 가동되는 냉장고를 5 °F로 유지한다고 할 때, 냉장고로부터 2.5 kcal의 열량을 얻기 위하여 필요한 최소 일의 양은 몇 J인가? (단, 1 cal=4.18 J이다.)

1,398 J

1,407 J

1,435 J

1,463 J

전달함수를 구할 때 사용하는 라플라스 변환(Laplace Transform)의 주요 목적은?

비선형 미분방정식을 선형 미분방정식으로 변환

선형 미분방정식을 대수방정식으로 변환

비선형 대수방정식을 선형 대수방정식으로 변환

선형 적분방정식을 선형 미분방정식으로 변환

단일 증류탑을 이용하여 폐 처리된 에탄올 30 mol%와 물 70 mol%의 혼합액 50 kg−mol/hr를 증류하여, 90 mol%의 에탄올을 회수하여 공정에 재사용하고, 나머지 잔액은 에탄올이 2 mol%가 함유된 상태로 폐수 처리한다고 할 때, 초기 혼합액의 에탄올에 대해 몇 %에 해당하는 양이 증류 공정을 통해 회수되겠는가? (단, 계산은 소수점 아래 두 번째 자리까지만 한다.)

85.74 %

90.74 %

95.47 %

97.47 %

10 mol의 C4H10을 완전 연소시켜 H2O와 CO2를 생성하였다. 10 %의 과잉 산소를 사용한다면 필요한 산소 O2의 몰수는?

71.5 mol

154 mol

299 mol

365 mol

20 ℃에서 수증기의 포화 증기압이 24 mmHg이고, 현재 공기 중 수증기의 분압이 21 mmHg일 때 상대 습도는?

83 %

85 %

87.5 %

88.5 %

100 mol의 원료 성분 A를 반응장치에 공급하여, 회분(batch)조작으로 어떤 시간을 반응시킨 결과, 잔존 A성분은 10 mol이었다. 반응식을 $2A+B\rightarrow R$로 표시할 때, 원료 성분 A와 B의 몰 비가 5 : 3이었다고 하면 원료 성분 B의 변화율은 얼마인가?

0.72

0.73

0.74

0.75

미리 정해진 순서에 따라 순차적으로 제어가 진행되는 제어 방식으로 작동 명령이 타이머나 릴레이에 의해서 행해지는 제어는?

시퀀스제어(sequence control)

피드백제어(feed back control)

피드포워드제어(feed forward control)

캐스케이드제어(cascade control)

어떤 기체의 열용량 CP는 다음과 같은 온도의 함수이다.
CP(J/mol·K)=10 + 0.02T
T의 단위는 K이다. 동일 압력에서 이 기체의 온도가 127 ℃에서 227 ℃로 증가할 때 단위 몰당 엔탈피(J/mol) 변화는?

20

110

1,900

2,100

다음 중 수증기 증류가 가능한 것으로 옳은 것은?

C6H5NH2

C2H5OH

C6H6

HO(CH2)4OH

어떤 제철소에서 하루에 12,000 ton의 석탄을 태워 용광로 온도를 유지하고 있다. 이 제철소에서 하루 동안 배출하는 이산화탄소의 양은 얼마인가? (단, 석탄은 100 % 탄소로만 구성되어 있고 이산화탄소 분자량은 44, 연소는 C + O2 → CO2 반응 한 가지만으로 가정한다.)

2,200 ton

4,400 ton

22,000 ton

44,000 ton

메탄올이 20 mol%이고 물이 80 mol%인 혼합물이 있다. 이를 상압하에서 플래시(flash) 증류로 분리한다. 이때 공급되는 혼합물 중 50 mol%가 증발되고, 50 mol%는 액상으로 남으며 액상에서 메탄올의 몰분율이 0.1인 경우, 기상에서 메탄올의 몰분율은?

0.20

0.25

0.30

0.35