열역학 면접 준비 자료유니스트 카이스트

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질로 이루어진 용액임 (ex. 톨루엔과 벤젠)
6) 이상-희석용액
- Henry\'s law (헨리의 법칙)
용질이 소량인 경우 용질의 압력은 용질의 몰분율에 비례한다. 이때 비례상수는 압력, 몰분율 그림에서 xB=0 일 때 접선의 기울기가 된다. 일반적으로 라울의 법칙은 용매가 주 관심사가 되며 헨리의 법칙은 용질이 주 관심사가 된다.
① Raoult의 법칙
만약 2개 또는 그 이상의 액체가 증기혼합평형을 이룬 이상용액으로 되어있다면 증기 중의 성분 A에 대한 분압 PA는 액체 중의 몰분율 xA의 비로 표시할 수 있다. 즉 Raoult의 법칙에 의하면,
: 순수 성분 A의 분압, xA : 액상 중의 저비점성분 분율
고비점성분 B의 몰분율은 xB=(1-xA)가 된다. 이 액체와 평형상태에 있는 증기 중의 B성분의 분압을 PB라 하면
이 된다. 또 낮은 압력 하에서는 Dalton의 법칙이 증기상에 적용되는데 전압을 P, 저비점성분의 몰분율을 yA라 했을 때 고비점성분의 몰분율은 yB=(1-yA)가 되므로 Raoult의 법칙과 Dalton의 법칙의 관계로부터 다음과 같은 관계를 얻을 수 있다.
,
이것은 순수성분의 증기압이 기체-액체 평형관계(x-y선도)를 나타내는데 이용된다는 것을 알 수 있다.
Raoult의 법칙을 따르는 용액을 이상용액(ideal solution)이라 한다.
11. 깁스에너지에 대해 설명하시오(의미, 어디에 사용되는지)
12. 반데르발스 방정식에 대해 설명하시오 (비리얼 식에 대해서 설명하시오)
이상기체 상태 방정식은 분자의 크기가 매우 작고, 분자간의 인력을 무시할 수 있는 비현실적 가정으로부터 유도. 실제기체는 기체 분자의 크기나 분자간의 인력을 무시할 수 없기 때문에 수정된 식
1) 항은 분자 간의 상호작용(인력)의 작용을 고려하기 위해 도입된 매개변수
2) b는 기체의 크기 고려 위해 도입된(반발력) 고유 매개변수. 물질의 molecular volume.
∴ a와 b라는 두 개의 매개변수가 있어서 실제공정에 사용될 때 정확성이 우수.
그러나 매개변수 a, b는 물질의 고유한 특성으로서, 각 성분에 대해 정확한 값을 알아야한다.
- Virial 식은 물리적인 의미를 가진다. B/V는 2분자간의 상호작용, C/V2은 3분자간의 상호작용을 나타낸다. (두
분자사이의 상호작용이 세 분자 사이의 상호작용보다 더 많이 작용)
- B, C 등은 순수한 유체의 경우 T만의 함수.
- C이상의 정보를 극히 제한하여 보통 B만을 포함시켜 사용한다. 저압~보통압력 범위에서 기체나 증기에 잘
맞는다
- 이상기체로부터 벗어나는 정도를 다항식으로 표시한 것
- 1차항 이후 여러 개가 인력상호작용을 하는 영향을 하나씩 보정
Z = PV/RT
= 1 + B\'P + C\'P2 + D\'P3 + …
= 1 + B/V + C/V2 + D/V3 + …
여기서, B’, C’, D’ …은 비리얼계수
B\' = B/RT,
C\' = (C-B2)/(RT)2,
D\' = (D-3BC+2B3)/(RT)3
13. 화학평형을 열역학적으로 설명하면?
▶ 화학반응평형의 판정(Gibbs 에너지)
- 평형일 때의 여러 가지 표현
-
-
- 평형상태에 도달할 때까지 A와 G는 계속 감소하고 평형에서 최소값이 됨
*상변화 상태에서 화학포텐셜(μ)은 동일
- 고립계에서 평형조건은 그 엔트로피가 최대값을 가진다(dS0)
- 접촉하고 있는 상들이 평형 상태에 있을 때 어떤 성분의 퓨가시티는 모든 상에서 동일하다
14. 상평형에 대해 설명하라.
15. 헌열, 잠열에 대해 설명하시오
1) 잠열효과
정의
: 순수한 물질이 상변화할 때 온도변화는 없으나 주위로부터 그 물질로 이동하는 열(증발잠열, 전이열, 융해잠열)효과
Clausius-Clapeyron식
△H : 증발잠열(T1~T2사이의 평균)
T : 절대온도
P : 각 온도에서의 증기압
2) 표준상태(순수한 성분의 상태, S.T.P)
액체 및 고체 : 1bar, 실제의 순수한 액체/고체
기체 : 1bar에서 이상기체 상태의 순수한 물질
기체의 표준상태 : 0oC, 1atm
반응열의 표준상태 : 25oC, 1atm
16. 자발성, 비자발성
1) 열역학 제2법칙의 정의 및 특징(1법칙과 구분)
정의(△St≥0)
특징
- 자연 현상은 무질서도(엔트로피)가 증가하는 방향으로 일어남
- 열은 고온에서 저온으로 자발적으로 움직이는 방향을 표시, 열은 저온에서 고온으로 저절로 움직이는 것이 불가능
- 효율 100%인 기관과 제2종 영구기관(에너지원:저열원)은 불가능하다
- 외부로부터 받은 열이나 마찰에 의해 발생한 열은 모두 일로 바꿀 수 X(톰슨)
- 자발적인 변화는 비가역이다
정의(가역순환과정)
-
성질
- 무질서의 정도를 나타내는 것이 엔트로피(혼잡도, 혼란도)이다.
- 현상의 비가역성을 나타내는 척도
- 열에너지의 변화를 이용하여 기계적인 일을 하는 과정의 불완전도의 척도
- 자연현상에서 엔트로피는 반드시 증가하며, 극대치에 이르면 열적 활동은 정지된다
- 절대 0도(0K)에서 저온부를 가동시키는 열기관의 효율(η)이 100%이지만 실현 불가능하다
- 자발적인 화학 변화는 변화가 일어나는 중에 전체적으로 무질서도가 증가하는 변화를 말한다
- 몰 엔트로피는 물질마다 다르나, 온도가 상승하면 모든 물질의 엔트로피는 증가한다
17. 상태함수, 경로함수
- 경로함수(일, 열, 열용량)
: 경로에 따라 달라지는 특성,
- 상태함수(P, T, U, H, S, G, 밀도, 점도 등)
: 경로에 무관한 계의 특성,
18. 열역학 법칙을 배터리와 연관 지어서 설명
+
1. vapor와 gas의 차이가 무엇이냐?
2. 엔탈피와 내부에너지의 차이가 무엇이냐? 둘 중 무엇이 더 중요한가?
3. 깁스자유에너지와 헬름홀츠자유에너지의 차이가 무엇이냐? 둘 중 무엇이 더 중요한가? 왜 그것이 더 중요한가?
4. ideal solution과 regular solution의 차이가 무엇이냐?
A + B → C 반응이 흡열반응이라면
5. 온도를 올렸을때 평형상수가 커지는가 작아지는가? 왜? 혹시 관련 식으로 설명할수 있느냐?
6. 만약 압력을 올린다면 평형상수가 커지는가 작아지는가?

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화학공학과,   대학원,   면접,   열역학