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온도가 T1인 고열원으로부터 온도가 T2인 저열원으로 열전도, 대류, … | [일반기계기사 필기] 18년 2회차 기출문제 상세 페이지

1[일반기계기사 필기] 18년 2회차
온도가 T1인 고열원으로부터 온도가 T2인 저열원으로 열전도, 대류, 복사 등에 의해 Q만큼 열전달이 이루어졌을 때 전체 엔트로피 변화량을 나타내는 식은?
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해설

열이 고열원에서 저열원으로 이동할 때 계 전체의 엔트로피 변화는 ΔS = Q(T1 − T2) / (T1 × T2) 이다.

고열원은 Q를 잃으므로 ΔS1 = −Q/T1, 저열원은 Q를 얻으므로 ΔS2 = +Q/T2 이다.
두 값을 더하면 ΔS = Q/T2 − Q/T1 = Q(T1 − T2)/(T1T2) 가 된다.

T1 > T2 이므로 이 값은 항상 양(+)이며, 비가역 열전달에서 전체 엔트로피는 증가한다는 열역학 제2법칙과 일치한다.

  • Q가 분모에 놓인 식은 전달 열량이 커질수록 엔트로피 변화가 줄어든다는 뜻이 되어 성립하지 않는다.
  • 분자가 T1 + T2 인 식은 두 온도가 같아 열이동이 없을 때도 0이 되지 않아 모순이다.

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