온도가 T1 인 고열원으로부터 온도가 T2인 저열원으로 열전도, 대류,… | [건설기계설비기사 필기] 18년 2회차 기출문제 상세 페이지

1[건설기계설비기사 필기] 18년 2회차

온도가 T₁ 인 고열원으로부터 온도가 T₂인 저열원으로 열전도, 대류, 복사 등에 의해 Q만큼 열전달이 이루어졌을 때 전체 엔트로피 변화량을 나타내는 식은?

해설

전체 엔트로피 변화량은  $\Delta S=\dfrac{Q(T_1-T_2)}{T_1T_2}$ 이다.
고열원은 열 Q를 잃으므로  $-\dfrac{Q}{T_1}$ , 저열원은 같은 Q를 받으므로  $+\dfrac{Q}{T_2}$ 만큼 엔트로피가 변하고, 두 열원의 온도는 각각 일정하게 유지된다고 본다.
둘을 더해 통분하면  $\Delta S=\dfrac{Q}{T_2}-\dfrac{Q}{T_1}=\dfrac{Q(T_1-T_2)}{T_1T_2}$ 이며, T₁>T₂이므로 값이 항상 양(+)이 되어 온도차에 의한 열전달이 비가역 과정이라는 열역학 제2법칙과 일치한다.
Q가 분모로 내려간 식은 단위가 kJ/K가 되지 않아 엔트로피의 차원을 만족하지 못한다.
온도를 더한 (T₁+T₂) 꼴은 두 온도가 같아질 때 ΔS=0이 되어야 한다는 조건을 만족하지 못한다.

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