정압공정에서 80℃의 물 2kg과 10℃의 물 3kg을 단열된 용기에서… | [화공기사 필기] 20년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[화공기사 필기] 20년 1회차

정압공정에서 80℃의 물 2kg과 10℃의 물 3kg을 단열된 용기에서 혼합하였을 때 발생한 총 엔트로피 변화(kJ/K)는? (단, 물의 열용량은 C_P=4.184kJ/kg·K로 일정하다고 가정한다.)

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0.124

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해설

단열 혼합이므로 열평형으로 최종온도를 먼저 구하면  $2(T_f-80)+3(T_f-10)=0$ 에서  $T_f=38^\circ\mathrm{C}$ 이다.
각 물 덩어리의 엔트로피 변화는  $\Delta S = mC_P\ln\dfrac{T_f}{T_i}$ 로 구하며, 절대온도로 환산해 대입한다.
 $\Delta S = 2\times4.184\times\ln\dfrac{311}{353} + 3\times4.184\times\ln\dfrac{311}{283} \approx -1.060+1.184$ 이다.
두 물 사이의 온도차로 비가역 열전달이 일어났으므로 총 엔트로피는 약 0.124kJ/K 증가한다.

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