27℃, 1 atm 질소 14 g 일정 체적 압력 2배 가역적 가열

27℃, 1 atm 질소 14 g 일정 체적 압력 2배 가역적 가열

 

 

27℃, 1 atm의 질소 14 g을

일정 체적에서 압력이 2배가 되도록 가역적으로 가열하였을 때

엔트로피 변화(ΔS; cal/K)는?

(단, 질소를 이상기체라 가정하고 Cp는 7 cal/mol•K이다.)

① 1.74

② 3.48

③ –1.74

④ –3.48

 

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N2의 몰질량 = 28 g/mol 이므로,

14 g / (28 g/mol) = 0.5 mol N2

 

 

 

Cp – Cv = R 이므로,

( 참고 https://ywpop.tistory.com/23367 )

 

Cv = Cp – R

= 7 – 1.987

= 5.013 cal/mol•K

 

 

 

ΔS = nCv ln(T2/T1) at const. V

( 참고 https://ywpop.tistory.com/17080 )

 

= (0.5 mol) (5.013 cal/mol•K) ln(2 / 1)

= 1.74 cal/K

 

---> 계를 가열하면,

계의 엔트로피, 즉 무질서도는 증가한다.

 

 

 

답: ① 1.74

 

 

 

 

[참고] ln(T2/T1) 자리에,

즉 온도 자리에 압력 값을 대입하는 이유는

P ∝ T 이기 때문으로 생각하자.

( 참고 https://ywpop.tistory.com/7091 )

 

 

 

 

[키워드] 27°C, 1atm의 질소 14g을 일정 체적에서 압력이 2배가 되도록 가역적으로 가열하였을 때 엔트로피 변화(△S; cal/K)는? (단, 질소를 이상기체라 가정하고 Cp는 7cal/mol·K이다.), 엔트로피 계산 기준