2.0 atm의 압력과 25℃의 온도에 있는 2.0몰의 수소가 동일조건… | [화공기사 필기] 20년 2회차 기출문제 상세 페이지

이상 기체의 동일 조건 혼합에서 깁스 자유에너지 변화는 혼합 엔트로피에 의해 결정되며, $\Delta G_{mix} = -T\Delta S_{mix}$로 계산된다. 혼합 전 각 기체의 부분압은 몰수에 비례하므로, 수소는 $P_{H_2} = 2.0 \times \frac{2}{5} = 0.8 \text{ atm}$, 암모니아는 $P_{NH_3} = 2.0 \times \frac{3}{5} = 1.2 \text{ atm}$이다. 혼합 후 각 기체는 전체 압력 2.0 atm에서 자신의 몰분율만큼 부분압을 가지므로, 혼합 엔트로피는 $\Delta S_{mix} = -R\sum n_i \ln(x_i) = -8.314 \times [2.0 \ln(0.4) + 3.0 \ln(0.6)]$이다. 계산하면 $\Delta S_{mix} = -8.314 \times [2.0 \times (-0.916) + 3.0 \times (-0.511)] = -8.314 \times [-1.832 - 1.533] = -8.314 \times (-3.365) = 27.98 \text{ J/K}$이다. 따라서 $\Delta G_{mix} = -298.15 \times 27.98 \times 10^{-3} = -8.34 \text{ kJ}$이다.