[공조냉동기계기사] 열역학 법칙 문제

열역학 0법칙: 열평형법칙
열역학 1법칙: 에너지 보존 법칙
열역학 2법칙: 열과 일의변환에 대한 방향성을 제시한 법칙
열역학 3법칙: 절대온도법칙

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2019년 3월

> 열역학 제2법칙에 관해서는 여러 가지 표현으로 나타낼 수 있는데, 다음 중 열역학 제2법칙과 관계되는 설명으로 볼 수 없는 것은?

    ❶ 열을 일로 변환하는 것은 불가능하다.

    ② 열효율이 100%인 열기관을 만들 수 없다.

    ③ 열은 저온 물체로부터 고온 물체로 자연적으로 전달되지 않는다.

    ④ 입력되는 일 없이 작동하는 냉동기를 만들 수 없다.

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2018년8월

> 두 물체가 각각 제3의 물체와 온도가 같을 때는 두 물체도 역시 서로 온도가 같다는 것을 말하는 법칙으로 온도측정의 기초가 되는 것은?

정답: 열역학 0법칙

> 열과 일에 대한 설명 중 옳은 것은?

   ① 열역학적 과정에서 열과 일은 모두 경로에 무관한 상태함수로 나타낸다.
   ② 일과 열의 단위는 대표적으로 Watt(W)를 사용한다.
   ③ 열역학 제1법칙은 열과 일의 방향성을 제시한다.
   ④ 한 사이클 과정을 지나 원래 상태로 돌아왔을 때 시스템에 가해진 전체 열량은 시스템이 수행한 전체 일의 양과 같다.

정답: ④

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2018년 3월

> 어떤 기체가 5kJ의 열을 받고 0.18kN·m의 일을 외부로 하였다. 이때의 내부에너지의 변화량은?

정답: 4.82kJ

풀이: 열 = 내부에너지+일 : 열역학 1법칙

         내부에너지 = 열 -일 = 5[kJ]-0.18[kJ] = 4.82kJ

         1kJ = 1kNm

> 초기압력 100kPa, 초기체적 0.1 m³ 인 기체를 버너로 가열하여 기체 체적이 정압과정으로 0.5 m³ 이 되었다면 이 과정 동안 시스템이 외부에 한 일은 약 몇 kJ인가?

정답: 40kJ

풀이: 일 = 100x(0.5 -0.1) = 40

> 열역학적 변화와 관련하여 다음 설명 중 옳지 않은 것은?

   ① 단위 질량당 물질의 온도를 1℃ 올리는데 필요한 열량을 비열이라 한다.
   ② 정압과정으로 시스템에 전달된 열량은 엔트로피 변화량과 같다.
   ③ 내부 에너지는 시스템의 질량에 비례하므로 종량적(extensive) 상태량이다.
   ④ 어떤 고체가 액체로 변화할 때 융해(Melting)라고 하고, 어떤 고체가 기체로 바로 변화할 때 승화(Sublimation)라고 한다.

정답 : ②

> 다음 중 강성적(강도성, intensive) 상태량이 아닌 것은?

    ① 압력 ② 온도     ③  엔탈피 ④ 비체적

정답: ③

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2017년 5월

> 그림과 같이 상태 1, 2 사이에서 계가 1→A→2→B→1 과 같은 사이클을 이루고 있을 때, 열역학 제1법칙에 가장 적합한 표현은? (단, 여기서 Q는 열량, W는 계가 하는 일, U는 내부에너지를 나타낸다.)

정답: $\oint δQ$ = $\oint δW$

> 열역학 제2법칙과 관련된 설명으로 옳지 않은 것은?

    ① 열효율이 100%인 열기관은 없다.

    ② 저온 물체에서 고온 물체로 열은 자연적으로 전달되지 않는다.

    ❸ 폐쇄계와 그 주변계가 열교환이 일어날 경우 폐쇄계와 주변계 각각의 엔트로피는 모두 상승한다.

    ④ 동일한 온도 범위에서 작동되는 가역 열기관은 비가역 열기관보다 열효율이 높다.

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2017년3월

> 열역학 제1법칙에 관한 설명으로 거리가 먼 것은?

   ① 열역학적계에 대한 에너지 보존법칙을 나타낸다.

   ②  외부에 어떠한 영향을 남기지 않고 계가 열원으로부터 받은 열을 모두 일로 바꾸는 것은 불가능하다.

   ③ 열은 에너지의 한 형태로서 일을 열로 변환하거나 열을 일로 변환하는 것이 가능하다.

   ④ 열을 일로 변환하거나 일을 열로 변환할 때, 에너지의 총량은 변하지 않고 일정하다.

정답: ④