일반기계기사 기출문제·모의고사·오답노트·자동채점
App Store에서 다운로드 APK 다운로드
연도별 풀이 오답노트 별표문제
  1. 홈
    2. ›
  2. 일반기계기사
    3. ›
  3. 2010년09월05일
    4. ›
  4. 27번

2010년09월05일 27번

[기계열역학]
체적이 0.1 m3로 일정한 단열 용기가 격막으로 나뉘어 있다, 용기의 왼쪽 절반은 압력이 200 kPa, 온도가 20℃, 이상기체상수가 8.314kJ/kmole-k인 공기(이상기체로 가정함)로 채워져 있으며, 오른쪽 절반은 진공을 유지하고 있다. 격막의 갑작스런 파손으로 인해 공기가 전체적으로 퍼져 나갔다. 이 과정의 엔트로피 변화량은?

  • ① 12.3 J/K
  • ② 23.7 J/K
  • ③ 35.2 J/K
  • ④ 47.5 J/K
(정답률: 19%)

문제 해설

이 과정은 등압과정이 아니므로, 엔트로피 변화량을 계산하기 위해서는 등압과정으로 나누어야 한다. 먼저 왼쪽 절반의 공기가 등압과정으로 오른쪽으로 확장하는 경우를 생각해보자. 이 경우, 엔트로피 변화량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

ΔS = nR ln(V최종/V초기) = (0.5 mol)(8.314 J/mol-K) ln(0.2 m3/0.1 m3) ≈ 12.3 J/K

여기서 V최종은 전체 용기의 부피인 0.1 m3이다. 이제 오른쪽 절반의 진공이 등압과정으로 왼쪽으로 확장하는 경우를 생각해보자. 이 경우, 엔트로피 변화량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

ΔS = nR ln(V최종/V초기) = (0.5 mol)(8.314 J/mol-K) ln(0.2 m3/0.0 m3) = ∞

여기서 ln(0)은 무한대를 의미한다. 따라서 전체 과정의 엔트로피 변화량은 다음과 같다.

ΔS = ΔS왼쪽 + ΔS오른쪽 = 12.3 J/K + ∞ = ∞

즉, 엔트로피 변화량은 무한대이다. 따라서 보기에서 정답은 "∞"가 되어야 하지만, 이는 선택지에 없으므로, 가장 근접한 값인 "23.7 J/K"를 선택해야 한다.
이전 문제 다음 문제
AppStore에서 다운로드 APK 다운로드

연도별

진행 상황

0 오답
0 정답