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1[공조냉동기계기사 필기] 21년 2회차
다음 4가지 경우에서 ( )안의 물질이 보유한 엔트로피가 증가한 경우는?
ⓐ 컵에 있는 (물)이 증발하였다.
ⓑ 목욕탕의 (수증기)가 차가운 타일 벽에서 물로 응결되었다.
ⓒ 실린더 안의 (공기)가 가역 단열적으로 팽창되었다.
ⓓ 뜨거운 (커피)가 식어서 주위온도와 같게 되었다.
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ⓐ
2
ⓑ
3
ⓒ
4
ⓓ
해설

그림의 네 경우는 ⓐ 컵에 있는 물이 증발, ⓑ 목욕탕의 수증기가 차가운 타일 벽에서 물로 응결, ⓒ 실린더 안의 공기가 가역 단열적으로 팽창, ⓓ 뜨거운 커피가 식어서 주위온도와 같아짐이다. 괄호 안에 든 물질 자신의 엔트로피만 따져야 한다.

액체가 기체로 상변화하면 분자의 배열이 훨씬 흐트러지고 ΔS=Q잠열T>0\Delta S=\dfrac{Q_{\text{잠열}}}{T}>0이므로, 컵의 물이 증발한 경우가 엔트로피가 증가한 경우다. 반대로 수증기가 벽에서 물로 응결하는 경우는 기체→액체이므로 응축열을 내보내며 엔트로피가 감소한다.

가역 단열과정은 열출입이 없어 ΔS=∫δQT=0\Delta S=\displaystyle\int\frac{\delta Q}{T}=0인 등엔트로피 과정이라 공기의 엔트로피는 변하지 않는다. 뜨거운 커피는 주위로 열을 내보내므로(δQ<0\delta Q<0) 커피 자체의 엔트로피는 감소한다(주위까지 합친 전체 엔트로피는 증가하지만, 묻는 대상은 커피다).

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