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4kg의 공기가 들어 있는 체적 0.4m3의 용기(A)와 체적이 0.2… | [공조냉동기계기사 필기] 17년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[공조냉동기계기사 필기] 17년 1회차
4kg의 공기가 들어 있는 체적 0.4m3의 용기(A)와 체적이 0.2m3인 진공의 용기(B)를 밸브로 연결하였다. 두 용기의 온도가 같을 때 밸브를 열어 용기 A와 B의 압력이 평형에 도달했을 경우, 이 계의 엔트로피 증가량은 약 몇 J/K인가? (단, 공기의 기체상수는 0.287kJ/(kgㆍK)이다.)
1
712.8
2
595.7
3
465.5
4
348.2
해설

같은 온도의 두 용기를 연결해 압력이 평형에 이르는 과정은 이상기체의 등온 자유팽창으로 볼 수 있어, 엔트로피 증가량은 ΔS=mRlnV2V1\Delta S = mR\ln\dfrac{V_2}{V_1}로 구한다.

전체 질량 4kg, 초기 체적 0.4m³, 최종 체적 0.4+0.2=0.60.4+0.2=0.6m³, 기체상수 0.287kJ/(kg·K)을 대입하면 ΔS=4×0.287×ln(1.5)0.4655\Delta S = 4 \times 0.287 \times \ln(1.5) \approx 0.4655kJ/K, 즉 약 465.5 J/K로 계산된다.

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