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질량 40kg, 온도 427℃의 강철주물(Cp=500J/kgㆍ℃)을 온… | [화공기사 필기] 17년 3회차 기출문제 상세 페이지

1[화공기사 필기] 17년 3회차
질량 40kg, 온도 427℃의 강철주물(Cp=500J/kgㆍ℃)을 온도 27℃, 200kg의 기름(Cp=2500J/kgㆍ℃)속에서 급냉시킨다. 열손실이 없다면 전체 엔트로피(Entropy) 변화는 얼마인가?
1
6060J/K
2
7061J/K
3
8060J/K
4
9052J/K
해설

급냉 과정에서 계 전체의 엔트로피 변화는 약 9052J/K로, 전체 계의 엔트로피가 증가한다.

먼저 열평형 최종온도는 40×500×(700.15Tf)=200×2500×(Tf300.15)40\times500\times(700.15-T_f) = 200\times2500\times(T_f-300.15)에서 Tf315.5KT_f \approx 315.5\,\mathrm{K}로 구해진다.

강철의 엔트로피 변화는 ΔS1=40×500×lnTf700.151.59×104J/K\Delta S_1 = 40\times500\times\ln\dfrac{T_f}{700.15} \approx -1.59\times10^{4}\,\mathrm{J/K}이고 기름의 엔트로피 변화는 ΔS2=200×2500×lnTf300.15+2.50×104J/K\Delta S_2 = 200\times2500\times\ln\dfrac{T_f}{300.15} \approx +2.50\times10^{4}\,\mathrm{J/K}이므로, 합산하면 약 9052J/K가 된다.

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