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1[화공기사 필기] 17년 1회차
비가역 과정에 있어서 다음 식 중 옳은 것은? (단, S 는 엔트로피, Q 는 열량, T 는 절대온도이다.)
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해설

비가역 과정에서는 엔트로피 변화가 실제로 주고받은 열을 절대온도로 나눈 값보다 항상 크다. 즉 ΔS > ∫dQ/T 이다.

클라우지우스 부등식 dS ≥ dQ/T 에서 등호는 오직 가역 과정에서만 성립한다.
비가역 과정에는 마찰, 혼합, 유한한 온도차를 통한 열전달 같은 엔트로피 생성항 Sgen > 0 이 더해지므로 ΔS = ∫dQ/T + Sgen 이 된다.

  • ΔS 와 ∫dQ/T 를 등호로 이은 식 — 가역 과정의 엔트로피 정의식이므로 비가역에는 쓸 수 없다.
  • ΔS 가 ∫dQ/T 보다 작다는 식 — 엔트로피 생성이 음수라는 뜻이 되어 열역학 제2법칙에 어긋난다.
  • ΔS = 0 — 단열이면서 가역인 등엔트로피 과정에만 해당한다.

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