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600 kPa, 300 K 상태의 이상기체 1 kmol이 엔탈피가 등온… | [건설기계설비기사 필기] 19년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[건설기계설비기사 필기] 19년 1회차
600 kPa, 300 K 상태의 이상기체 1 kmol이 엔탈피가 등온과정을 거쳐 압력이 200 kPa로 변했다. 이 과정동안의 엔트로피 변화량은 약 몇 kJ/K인가? (단, 일반기체상수 (R‾\overline{R})은 8.31451 kJ/(kmol ㆍ K)이다.)
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0.782
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6.31
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9.13
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18.6
해설

엔트로피 변화량은 약 9.13 kJ/K이다.

이상기체가 온도가 일정한 상태로 변할 때 엔트로피 변화는 압력비만으로 정해져 ΔS=−nR‾ln⁡P2P1\Delta S=-n\overline{R}\ln\dfrac{P_2}{P_1}이다.

n=1 kmoln=1\ \mathrm{kmol}, R‾=8.31451 kJ/(kmol⋅K)\overline{R}=8.31451\ \mathrm{kJ/(kmol\cdot K)}, P1=600 kPaP_1=600\ \mathrm{kPa}, P2=200 kPaP_2=200\ \mathrm{kPa}를 대입하면 ΔS=−8.31451×ln⁡200600=8.31451×ln⁡3\Delta S=-8.31451\times\ln\dfrac{200}{600}=8.31451\times\ln 3이다.

ln⁡3≈1.0986\ln 3\approx1.0986이므로 ΔS≈9.13 kJ/K\Delta S\approx9.13\ \mathrm{kJ/K}이며, 압력이 낮아진 만큼 엔트로피는 증가한다. 온도가 같아 내부에너지와 엔탈피가 변하지 않아도 엔트로피는 변한다는 점이 이 문항의 핵심이다.

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