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1[화공기사 필기] 21년 2회차
고립계의 평형 조건을 나타내는 식으로 옳은 것은? (단, 기호는 각각 G: 깁스(Gibbs) 에너지, N: 몰수, H: 엔탈피, S: 엔트로피, U: 내부에너지, V: 부피를 의미한다.)
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해설

고립계의 평형 조건은 내부에너지 U·부피 V·몰수 N을 고정한 채 엔트로피의 변화가 0이 되는 식, 즉 (∂S/∂U)V,N = 0이다.

고립계는 주위와 에너지도 물질도 주고받지 않는 계여서 U, V, N이 모두 고정된다. 이때 평형은 엔트로피가 최대가 되는 상태이므로, U·V·N을 고정한 상태에서 S의 변화가 0이 되는 것이 평형 조건이 된다.

  • (∂S/∂V)G,V = 0, (∂S/∂N)H,N = 0 형태: 미분하는 변수를 동시에 일정하다고 적어 표기 자체가 성립하지 않고, 고정 변수도 깁스에너지 G·엔탈피 H여서 고립계가 아니다.
  • (∂S/∂H)N,V = 0 형태: 고정 변수 N·V는 맞지만 미분 대상이 내부에너지가 아니라 엔탈피여서 고립계의 평형 조건(U 고정)을 나타내지 못한다.

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