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1[일반기계기사 필기] 22년 2회차

3kg의 공기가 400K에서 830K까지 가열될 때 엔트로피 변화량은 약 몇 kJ/K 인가? (단, 이 때 압력은 120kPa에서 480kPa까지 변화하였고, 공기의 정압비열은 1.005 kJ/(kg·K), 공기의 기체상수는 0.287kJ/(kg·K) 이다.)

0.584

0.719

0.842

1.007

해설

공기의 엔트로피 변화는 온도와 압력 변화를 모두 고려하여  $\Delta S = m \left( c_p \ln\frac{T_2}{T_1} - R \ln\frac{P_2}{P_1} \right)$ 로 계산한다. 주어진 값을 대입하면:  $\Delta S = 3 \times \left( 1.005 \times \ln\frac{830}{400} - 0.287 \times \ln\frac{480}{120} \right)$ 
온도 비  $\ln\frac{830}{400} = \ln 2.075 \approx 0.7285$ , 압력 비  $\ln\frac{480}{120} = \ln 4 \approx 1.3863$ 이므로:  $\Delta S = 3 \times (1.005 \times 0.7285 - 0.287 \times 1.3863) = 3 \times (0.7321 - 0.3982) = 3 \times 0.3339 \approx 1.002 \text{ kJ/K}$ 
따라서 엔트로피 변화량은 약 1.007 kJ/K이다.

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