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1[금속재료기사 필기] 19년 1회차
25°C에서 3mole의 H2(g)와 1mole의 N2(g)를 섞어서 이상기체 혼합물을 생성할 때 ΔSM(Entropy of mixing)는 약 몇 cal/K 인가?
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4.5
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5.5
3
6.5
4
7.5
해설
혼합 엔트로피는 4.5 cal/K이다. 이상기체 혼합물의 엔트로피 변화는 각 기체의 부피 확장에 따른 엔트로피 증가로 계산된다.
혼합 전 전체 몰수는 3+1=4 mol이고, 혼합 후 각 기체는 전체 부피를 차지한다. H₂의 몰분율은 3/4, N₂의 몰분율은 1/4이므로, 혼합 엔트로피는
ΔSM = -R(n₁ ln x₁ + n₂ ln x₂)
로 주어진다. 여기서 R = 1.987 cal/(mol·K) ≈ 2 cal/(mol·K)를 사용하면
ΔSM = -2 × [3 ln(3/4) + 1 ln(1/4)] = -2 × [3 × (-0.288) + 1 × (-1.386)] = -2 × [-0.864 - 1.386] = -2 × (-2.25) = 4.5 cal/K이다.
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