2017년05월07일 31번

[기계열역학]
열역학 제2법칙과 관련된 설명으로 옳지 않은 것은?

① 열효율이 100%인 열기관은 없다.
② 저온 물체에서 고온 물체로 열은 자연적으로 전달되지 않는다.
③ 폐쇄계와 주변계가 열교환이 일어날 경우 폐쇄계와 주변계 각각의 엔트로피는 모두 상승한다.
④ 동일한 온도 범위애서 작동되는 가역 열기관은 비가역 열기관보다 열효율이 높다.

(정답률: 47%)

문제 해설

"저온 물체에서 고온 물체로 열은 자연적으로 전달되지 않는다."는 열전달의 방향성을 나타내는 제1법칙과 관련된 설명이므로 옳지 않다.

폐쇄계와 주변계가 열교환이 일어날 경우, 열역학 제2법칙에 따라 엔트로피는 증가한다. 엔트로피는 시스템의 무질서도를 나타내는 물리량으로, 열이 주어지면 분자의 움직임이 더욱 무질서해지고, 이에 따라 엔트로피가 증가한다. 따라서 폐쇄계와 주변계 각각의 엔트로피는 모두 상승한다.

"열효율이 100%인 열기관은 없다."는 카르노 사이클에 기반한 열기관의 열효율에 대한 설명이며, "동일한 온도 범위애서 작동되는 가역 열기관은 비가역 열기관보다 열효율이 높다."는 열기관의 가역성과 열효율에 대한 설명으로 모두 옳은 설명이다.

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