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1[공조냉동기계기사 필기] 21년 3회차

1kg의 헬륨이 100kPa 하에서 정압 가열되어 온도가 27°C에서 77°C로 변하였을 때 엔트로피의 변화량은 약 몇 kJ/K인가? (단, 헬륨의 엔탈피(h, kJ/kg)는 아래와 같은 관계식을 가진다.)
 $h=5.238\,T$ , 여기서 T는 온도(K)

0.694

0.756

0.807

0.968

해설

그림에 제시된 관계식은  $h = 5.238\,T$ 이다(그림의 5,238은 소수점 표기이며  $T$ 는 절대온도 K). 엔탈피가 온도의 1차식이므로 헬륨의 정압비열은  $c_p = \dfrac{dh}{dT} = 5.238\ \mathrm{kJ/kg\cdot K}$ 로 일정한 값이 된다.
압력이 100 kPa로 일정한 정압 가열이므로 엔트로피 변화식에서 압력항이 사라지고  $\Delta S = m\,c_p \ln\dfrac{T_2}{T_1}$ 만 남는다.
온도를 절대온도로 바꾸면  $T_1 = 300\ \mathrm{K}$ ,  $T_2 = 350\ \mathrm{K}$ 이므로  $\Delta S = 1 \times 5.238 \times \ln\dfrac{350}{300} = 5.238 \times 0.1542 \approx 0.807\ \mathrm{kJ/K}$ 이다.

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