고립계의 평형 조건을 나타내는 식으로 옳은 것은? (단, G : 깁스에… | [화공기사 필기] 15년 2회차 기출문제 상세 페이지

고립계는 내부에너지 U, 부피 V, 몰수 N 이 모두 고정된 계이고 평형에서 엔트로피가 최대가 되므로, 이 세 변수만으로 쓰인 $\left(\dfrac{\partial S}{\partial U}\right)_{V,\,N} = 0$ 형태가 옳다.
엔트로피의 자연변수는 $S = S(U,\,V,\,N)$ 이다. 고립계 평형조건 $(dS)_{U,V,N} = 0$ 을 편미분으로 옮기면 미분하는 변수와 고정하는 변수를 합쳐 U·V·N 세 개가 정확히 채워져야 한다.
나머지 표현이 성립하지 못하는 이유:
부피로 미분하면서 다시 부피를 고정하거나 몰수로 미분하면서 다시 몰수를 고정한 식은 미분변수와 고정변수가 겹쳐 편미분 자체가 정의되지 않는다.
깁스에너지 G 나 엔탈피 H 가 들어간 식은 고립계의 구속조건이 아니다 — G 는 정온·정압계, H 는 정압계의 평형 판정에 쓰는 양이다.