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1[일반기계기사 필기] 16년 1회차

4kg의 공기가 들어 있는 용기 A(체적 0.5m³)와 진공 용기 B(체적 0.3m³)사이를 밸브로 연결하였다. 이 밸브를 열어서 공기가 자유팽창하여 평형에 도달했을 경우 엔트로피 증가량은 약 몇 kJ/K 인가? (단, 온도 변화는 없으며 공기의 기체상수는 0.287 kJ/kgㆍK 이다.)

0.54

0.49

0.42

0.37

해설

엔트로피 증가량은 약 0.54 kJ/K이다.
자유팽창은 온도 변화가 없는 과정이므로 이상기체의 엔트로피 변화식에서 온도항은 사라지고 체적항만 남는다.
 $\Delta S = mR\ln\dfrac{V_2}{V_1} = 4\ \mathrm{kg}\times 0.287\ \mathrm{kJ/(kg\cdot K)}\times\ln\dfrac{0.8}{0.5}\approx 0.54\ \mathrm{kJ/K}$ 
전체 체적은 용기 A와 B를 합한  $0.5+0.3=0.8\ \mathrm{m^3}$ 이다.

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