2003년08월10일 24번
[대기열역학] 1,000 hpa 면의 공기가 500 hpa 면의 고도까지 단열적으로 상승하였다. 다음 중 옳은 것은?
- ① 이 공기의 위치에너지는 증가했으나 엔트로피는 감소했다.
- ② 이 공기의 위치에너지는 증가했으나 엔트로피는 일정하다.
- ③ 이 공기의 위치에너지와 엔트로피는 모두 증가했다.
- ④ 이 공기의 위치에너지와 엔트로피는 모두 감소했다.
(정답률: 알수없음)
문제 해설
정답은 "이 공기의 위치에너지는 증가했으나 엔트로피는 일정하다." 이다.
이유는 다음과 같다.
공기가 단열적으로 상승하면 압력이 낮아지면서 부피가 증가하게 된다. 이로 인해 공기의 내부 에너지는 일정하게 유지되면서 위치에너지가 증가하게 된다.
하지만 이 과정에서 엔트로피는 변하지 않는다. 단열과정에서는 엔트로피가 일정하게 유지되기 때문이다.
따라서 이 공기의 위치에너지는 증가했지만 엔트로피는 일정하게 유지되었다.
이유는 다음과 같다.
공기가 단열적으로 상승하면 압력이 낮아지면서 부피가 증가하게 된다. 이로 인해 공기의 내부 에너지는 일정하게 유지되면서 위치에너지가 증가하게 된다.
하지만 이 과정에서 엔트로피는 변하지 않는다. 단열과정에서는 엔트로피가 일정하게 유지되기 때문이다.
따라서 이 공기의 위치에너지는 증가했지만 엔트로피는 일정하게 유지되었다.
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