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1[일반기계기사 필기] 22년 2회차
밀폐 시스템에서 가역정압과정이 발생할 때 다음 중 옳은 것은? (단, U는 내부에너지, Q는 열량, H는 엔탈피, S는 엔트로피, W는 일량을 나타낸다.)
1
dH = dQ
2
dU = dQ
3
dS = dQ
4
dW = dQ
해설
정압과정(constant pressure process)에서 dH = dQ가 성립한다. 엔탈피의 정의 H = U + PV에서 미분하면 dH = dU + PdV + VdP인데, 정압과정이므로 dP = 0 → dH = dU + PdV이다. 또한 열역학 제1법칙 dU = dQ - dW에서 밀폐시스템의 일은 W = PdV이므로 dU = dQ - PdV이다. 따라서 dH = (dQ - PdV) + PdV = dQ이다. 2번 dU = dQ는 정적과정(dV = 0)에서만 성립하고, 정압과정에서는 dU = dQ - PdV이다. 3번 dS = dQ는 비가역과정도 포함하므로 부등식 dS ≥ dQ/T이 일반식이며, 문제에서 가역과정이므로 dS = dQ/T이다. 4번 dW = dQ는 열역학 제1법칙 dU = dQ - dW에서 dU = 0일 때만 성립하는데, 정압과정에서 온도가 변하면 dU ≠ 0이므로 성립하지 않는다.
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