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1[기상기사 필기] 18년 1회차
다음 미분형식으로 표시된 물리량 중 엔트로피는? (단, CP는 정압비열, Cv는 정적비열, T는 절대온도, α는 비적, P는 기압, θ는 온위이다.)
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CpdT
2
CvdT
3
Cpdlnθ
4
CpdT-αdP
해설

엔트로피의 미분형식을 유도하면 dS = Cpd(lnθ)이므로, Cpdlnθ가 엔트로피를 올바르게 표현한다.

온위 θ는 θ=T(P0P)R/Cp\theta = T\left(\frac{P_0}{P}\right)^{R/C_p}로 정의되므로, ln⁡θ=ln⁡T+RCpln⁡P0P\ln\theta = \ln T + \frac{R}{C_p}\ln\frac{P_0}{P}이고, 이를 미분하면 d(ln⁡θ)=dTT+RCpdPPd(\ln\theta) = \frac{dT}{T} + \frac{R}{C_p}\frac{dP}{P}이다. 한편 열역학 제1법칙에서 dS=CpdT−αdPTdS = \frac{C_p dT - \alpha dP}{T}로 표현되는데, RCp=Cp−CvCp\frac{R}{C_p} = \frac{C_p - C_v}{C_p}를 이용하여 정리하면 결국 dS=Cpd(ln⁡θ)dS = C_p d(\ln\theta)를 얻는다.

  • CpdT와 CvdT는 온도 변화만 반영하고 기압 변화를 무시한 것이다.
  • CpdT-αdP는 엔트로피에 온도를 곱한 형태이다.

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