이상기체와 그 혼합물에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면? (단,… | [7급 국가직 화공열역학] 25년 1회차 기출문제 상세 페이지

이상기체와 그 혼합물에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면? (단, $P$는 압력, $V$는 부피, $R$은 기체상수, $C_P$는 정압 열용량, $C_V$는 정적 열용량, $y_i$는 성분 $i$의 기체상에서의 몰분율이다)
ㄱ. 이상기체의 Joule－Thomson 계수는 0이다.
ㄴ. $C_P$와 $C_V$가 온도 의존성이 없을 때, 가역 단열팽창 공정에서 $P(V)^{C_P/C_V}$는 항상 일정하다.
ㄷ. 단원자 기체 분자의 $C_P$는 온도 의존성이 있다.
ㄹ. 혼합 과정에서 엔트로피 변화량은 $\Delta S_{mix} = R\sum_i (y_i \ln y_i)$이고, $\Delta S_{mix} > 0$이다.

ㄱ, ㄴ

ㄴ, ㄷ

ㄷ, ㄹ

ㄱ, ㄴ, ㄹ

옳은 것은 이상기체의 Joule－Thomson 계수가 0이라는 설명과 가역 단열팽창에서 $PV^{C_P/C_V}$가 일정하다는 설명이다.
이상기체 엔탈피는 온도만의 함수라 등엔탈피 팽창에서 온도가 변하지 않고, 열용량이 일정하면 가역 단열 공정에서 $PV^{\gamma}$가 일정하다.
ㄷ: 단원자 이상기체는 병진 운동만 기여해 $C_P = \dfrac{5}{2}R$로 온도와 무관하다.
ㄹ: 몰분율이 1보다 작아 $\ln y_i$가 음수이므로 올바른 식은 $\Delta S_{mix} = -R\sum_i y_i\ln y_i$이며, 주어진 식으로는 값이 음수가 되어 양수라는 서술과 모순된다.