그림과 같이 중간에 격벽이 설치된 계에서 A에는 이상기체가 충만되어 있… | [공조냉동기계기사 필기] 16년 2회차 기출문제 상세 페이지

문제 조건에서 A와 B의 체적이 같고 B는 진공이며, 그림도 같은 크기의 두 방이 격벽 하나로 나뉜 모습을 보여준다. 따라서 격벽을 제거하면 기체가 차지하는 체적은 $V$에서 $2V$로 정확히 두 배가 된다.
단열 자유팽창이므로 외부와 열을 주고받지 않고($Q=0$) 진공을 향해 팽창하므로 일도 하지 않는다($W=0$). 즉 $\Delta U=0$이고 이상기체이므로 팽창 전후 온도가 같다.
엔트로피는 상태량이므로 같은 두 상태를 잇는 가역과정으로 계산할 수 있다. $\Delta s = C_v \ln\frac{T_2}{T_1} + R \ln\frac{v_2}{v_1}$에 $T_2=T_1$, $v_2=2v_1$을 넣으면 $\Delta s = R\ln 2$이다.
비가역 과정이므로 엔트로피가 증가($R\ln2>0$)하는 것이 당연하며, 온도가 일정하다는 이유로 엔트로피 변화를 0으로 보면 안 된다.