압력P, 온도T인 1몰의 이상기체가 진공으로 등온 팽창하여 부피가 2배… | [금속재료기사 필기] 21년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[금속재료기사 필기] 21년 1회차

압력P, 온도T인 1몰의 이상기체가 진공으로 등온 팽창하여 부피가 2배로 되었을 때, △H, △S, △G를 구한 것으로 틀린 것은? (단, H: 엔탈피, S: 엔트로피, A: 헬름홀츠 자유에너지, G: 깁스 자유에너지)

△H=0

△A=RTln2

△G=-RTln2

△S=Rln2

해설

헬름홀츠 자유에너지는  $\Delta A=\Delta U-T\Delta S=0-T(R\ln 2)=-RT\ln 2$ 인데, ΔA=RTln2는 부호가 반대이고 크기도 같으므로 틀렸다.
진공으로의 등온 팽창은 비가역 단열 과정이므로 계가 외부와 열을 교환하지 않는다(q=0). 이상기체의 엔탈피와 내부에너지는 온도에만 의존하고 온도가 일정하므로 ΔH=0, ΔU=0이다.
엔트로피 변화는 경로와 무관한 상태함수이므로 가역 등온 과정으로 계산하면
 $\Delta S=nR\ln\frac{V_f}{V_i}=R\ln 2$ 
깁스 자유에너지는
 $\Delta G=\Delta H-T\Delta S=0-T(R\ln 2)=-RT\ln 2$ 
따라서 △H=0, △S=Rln2, △G=-RTln2는 옳다.

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