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절대온도가 T1, T2인 두 물체 사이에 열량 Q가 전달될 때 이 두물… | [일반기계기사 필기] 15년 3회차 기출문제 상세 페이지

1[일반기계기사 필기] 15년 3회차
절대온도가 T1, T2인 두 물체 사이에 열량 Q가 전달될 때 이 두물체가 이루는 계의 엔트로피 변화는? (단, T1>T2이다.)
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해설

두 물체가 이루는 계의 엔트로피 변화는 ΔS = Q/T2 − Q/T1이다.

열 Q는 고온체(T1)에서 빠져나가고 저온체(T2)로 들어간다. 각 물체의 엔트로피 변화는 −Q/T1, +Q/T2이고 두 물체를 한 계로 묶으면 이를 더한 값이 된다.

T1>T2이므로 Q/T2>Q/T1, 즉 ΔS>0이다. 온도차에 의한 열이동은 비가역이라 반드시 엔트로피가 증가해야 하며, Q/T1−Q/T2처럼 부호가 뒤집힌 형태는 음수가 되어 열역학 제2법칙에 어긋난다.

온도차 (T1−T2)를 분자에, Q를 분모에 둔 형태는 단위가 엔트로피(J/K)로 떨어지지 않아 성립할 수 없다.

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