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1[변리사 1차] 16년 1회차

계의 엔트로피가 증가하는 경우만을 보기에서 있는 대로 고른 것은?

  • ㄱ. 등온 팽창하는 이상 기체
  • ㄴ. 단열 팽창하는 이상 기체
  • ㄷ. 온도가 다르고 열 접촉된 두 물체로만 이루어진 계
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ㄴ
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ㄷ
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ㄱ, ㄴ
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ㄱ, ㄷ
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ㄱ, ㄴ, ㄷ
해설

등온 팽창하는 이상 기체와 온도가 다른 두 물체가 열 접촉된 계에서 엔트로피가 증가한다.

등온 팽창에서는 온도가 일정해 내부 에너지 변화가 없고 흡수한 열이 모두 일로 바뀌므로 ΔS=nRln⁡V2V1>0\Delta S=nR\ln\dfrac{V_2}{V_1}>0이 되어 부피가 커진 만큼 엔트로피가 늘어난다.

온도가 다르고 열 접촉된 두 물체만으로 이루어진 계는 고온부에서 저온부로 열이 저절로 흐르는 비가역 과정이므로, 열역학 제2법칙에 따라 전체 엔트로피가 반드시 증가한다.

반면 단열 팽창은 열의 출입이 없어 ΔS=∫dQT=0\Delta S=\displaystyle\int\dfrac{dQ}{T}=0, 즉 등엔트로피 과정이므로 엔트로피가 증가하지 않는다.

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