แนวข้อสอบ กว. Chemical Engineering Thermodynamics พร้อมเฉลย

หัวข้อ “Chemical Engineering Thermodynamics” เป็นส่วนหนึ่งของการสอบใบอนุญาตภาคีวิศวกร (กว.) บน TUE.expert มีข้อซ้อมหัวข้อนี้ 25 ข้อ อยู่ใน 1 ชุดซ้อม ด้านล่างคือตัวอย่าง 5 ข้อ พร้อมเฉลยและคำอธิบาย ลองตอบเองก่อน แล้วกด “ดูเฉลย” ใต้แต่ละข้อเพื่อตรวจคำตอบ

ตัวอย่างข้อสอบ Chemical Engineering Thermodynamics 5 ข้อ

1. 1. สารบริสุทธิ์ชนิดหนึ่งมีความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอ (ΔHvap) คงที่เท่ากับ 35 kJ/mol และมีความดันไออิ่มตัวเท่ากับ 1 atm ที่อุณหภูมิ 350 K จงประมาณความดันไออิ่มตัวที่อุณหภูมิ 370 K โดยใช้สมการ Clausius-Clapeyron (กำหนด R = 8.314 J/mol·K)

   • A. ประมาณ 1.92 atm
   • B. ประมาณ 1.65 atm
   • C. ประมาณ 0.52 atm
   • D. ประมาณ 2.35 atm
   ดูเฉลย

   คำตอบ: ข้อ A — ประมาณ 1.92 atm

   จากสมการ Clausius-Clapeyron ln(P2/P1) = -(ΔHvap/R)(1/T2 - 1/T1) แทนค่าได้ ln(P2/P1) = -(35000/8.314)(1/370 - 1/350) ≈ 0.650 ดังนั้น P2 = 1 × e^0.650 ≈ 1.92 atm ตัวเลือกที่ผิดส่วนใหญ่เกิดจากการสลับเครื่องหมายของพจน์ 1/T2 - 1/T1 หรือคำนวณเลขชี้กำลังผิดพลาด

2. 2. ความสัมพันธ์แมกซ์เวลล์ (Maxwell relation) ข้อใดต่อไปนี้ได้มาอย่างถูกต้องจากฟังก์ชันพลังงานอิสระเฮล์มโฮลทซ์ (Helmholtz free energy, dA = -SdT - PdV)

   • A. (∂S/∂V) ที่ T คงที่ เท่ากับ (∂P/∂T) ที่ V คงที่
   • B. (∂S/∂V) ที่ T คงที่ เท่ากับ ลบของ (∂P/∂T) ที่ V คงที่
   • C. (∂S/∂P) ที่ T คงที่ เท่ากับ (∂V/∂T) ที่ P คงที่
   • D. (∂T/∂V) ที่ S คงที่ เท่ากับ (∂P/∂S) ที่ V คงที่
   ดูเฉลย

   คำตอบ: ข้อ A — (∂S/∂V) ที่ T คงที่ เท่ากับ (∂P/∂T) ที่ V คงที่

   จากอนุพันธ์เอกซ์แซกต์ของ dA = -SdT - PdV จะได้ (∂S/∂V)ที่ T = (∂P/∂T)ที่ V ซึ่งสอดคล้องกับก๊าซอุดมคติที่ (∂P/∂T)ที่V เท่ากับ R/V ตัวเลือก C เป็นความสัมพันธ์ที่ได้จากฟังก์ชันกิบบ์สไม่ใช่เฮล์มโฮลทซ์และมีเครื่องหมายผิดด้วย

3. 3. ที่ภาวะสมดุลระหว่างของเหลวและไอของสารบริสุทธิ์ชนิดหนึ่ง (จำนวนองค์ประกอบ C เท่ากับ 1 และจำนวนวัฏภาค P เท่ากับ 2) จำนวนดีกรีความเป็นอิสระ (degrees of freedom) ตามกฎเฟสของกิบบ์สมีค่าเท่าใด

   • A. 1
   • B. 0
   • C. 2
   • D. 3
   ดูเฉลย

   คำตอบ: ข้อ A — 1

   กฎเฟสของกิบบ์ส F = C - P + 2 = 1 - 2 + 2 = 1 หมายความว่าถ้ากำหนดอุณหภูมิได้หนึ่งค่า ความดันสมดุลจะถูกกำหนดตามไปโดยอัตโนมัติ ผู้ที่ตอบ F=2 มักลืมว่าการมีสองวัฏภาคทำให้ดีกรีอิสระลดลงหนึ่งหน่วยจากกรณีวัฏภาคเดียว

4. 4. สารละลายโซเดียมคลอไรด์ปริมาณ 1000 kg ความเข้มข้น 10 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก ถูกผสมกับสารละลายโซเดียมคลอไรด์อีกชนิดหนึ่งปริมาณ 500 kg ความเข้มข้น 25 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก จงหาความเข้มข้นของสารละลายผสมที่ได้ (เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก)

   • A. 15 เปอร์เซ็นต์
   • B. 17.5 เปอร์เซ็นต์
   • C. 12.5 เปอร์เซ็นต์
   • D. 20 เปอร์เซ็นต์
   ดูเฉลย

   คำตอบ: ข้อ A — 15 เปอร์เซ็นต์

   จากสมดุลมวลสารของเกลือ มวลเกลือรวม = 1000(0.10) + 500(0.25) = 225 kg มวลสารละลายรวม = 1500 kg ดังนั้นความเข้มข้น = 225/1500 = 15 เปอร์เซ็นต์ ตัวเลือก B เป็นค่าเฉลี่ยเลขคณิตของความเข้มข้นทั้งสองซึ่งไม่ได้ถ่วงน้ำหนักตามมวลของแต่ละสารละลาย

5. 5. สารละลายเอทานอลในน้ำปริมาตรรวม 100 ลิตร ประกอบด้วยเอทานอล 40 เปอร์เซ็นต์โดยปริมาตร และน้ำ 60 เปอร์เซ็นต์โดยปริมาตร ถ้าความหนาแน่นของเอทานอลเท่ากับ 0.789 kg/L และของน้ำเท่ากับ 1.00 kg/L จงประมาณมวลรวมของสารละลายนี้โดยสมมติว่าปริมาตรรวมเท่ากับผลบวกของปริมาตรแต่ละองค์ประกอบ

   • A. 91.56 kg
   • B. 100.00 kg
   • C. 78.90 kg
   • D. 60.00 kg
   ดูเฉลย

   คำตอบ: ข้อ A — 91.56 kg

   มวลรวม = ปริมาตรเอทานอล×ความหนาแน่นเอทานอล + ปริมาตรน้ำ×ความหนาแน่นน้ำ = 40(0.789) + 60(1.00) = 91.56 kg ตัวเลือกที่ตอบ 100 kg เกิดจากการสมมติผิดว่าความหนาแน่นของสารละลายเท่ากับน้ำบริสุทธิ์เสมอ

ชุดซ้อมที่มีหัวข้อ Chemical Engineering Thermodynamics

• กว. ภาคีวิศวกรเคมี หมวดวิชาเฉพาะ — ชุดจำลองสอบเต็ม 99 ข้อ99 ข้อ
  ฿159

หัวข้ออื่นในแนวข้อสอบ กว.