퀴즈 — 열역학 제2법칙

Question 1

이 강의에서 과정의 전역적 가역성은 무엇을 요구하는가?

Accepted Answer

계와 주위 전체를 복원하고 다른 어떤 변화도 남기지 않는 복귀가 가능해야 한다.

Question 2

닫힌계가 300 K의 열원에 2 400 J를 내놓는다. 계의 엔트로피 변화는 ΔS = −6 J/K이다. 교환 엔트로피 S_e와 생성 엔트로피 S_i는 얼마인가?

Accepted Answer

S_e = −8 J/K, S_i = +2 J/K.

Question 3

열량 Q = 1 200 J가 600 K의 열원에서 300 K의 열원으로 직접 이동한다. 두 열원의 전체 엔트로피 변화는 얼마인가?

Accepted Answer

+2 J/K.

Question 4

보통의 냉동기가 클라우지우스 진술과 모순되지 않는 이유는 무엇인가?

Accepted Answer

차가운 곳에서 뜨거운 곳으로의 열전달에 외부 일의 공급이 동반되기 때문이다.

Question 5

n몰의 이상기체가 단단한 단열 용기 안에서 부피 v에서 V > v로 줄–게이뤼삭 팽창을 한다. 칸막이 제거는 주위를 바꾸지 않는다. 올바른 수지는 무엇인가?

Accepted Answer

Q = W = ΔU_gas = 0이고 ΔS_tot = nR ln(V/v) > 0이다.

Question 6

두 열원 동력 기관이 600 K와 300 K 사이에서 작동하며 매 사이클 Q_H = 1 000 J를 받는다. 공급하는 일 |W|의 최대값은 얼마인가?

Accepted Answer

500 J.

Question 7

조성이 고정된 두 부분계가 고립된 전체 안에서 에너지와 부피를 독립적으로 교환할 수 있다. 평형 상태에 대해 무엇을 말할 수 있는가?

Accepted Answer

T_1 = T_2, P_1 = P_2이다.

Question 8

순환 기관이 T_k > 0의 열원에서 부호 포함 열량 Q_k를 받고 이상적인 일 공급원과 일을 교환한다. 클라우지우스 부등식 및 이 강의의 정의에 맞는 진술은 무엇인가?

Accepted Answer

Σ_k Q_k/T_k ≤ 0이다. 등호는 전역적 가역성을 특징지으나 국소적 가역성을 증명하지 않는다.

Question 9

이 강의는 국소적으로 가역인 사이클의 등식 ∮ δQ_rev/T = 0에서 어떻게 엔트로피를 구성하는가?

Accepted Answer

δQ_rev/T의 적분으로 S(B) − S(A)를 정의한다.

Question 10

국소적 가역성을 올바르게 설명하는 진술은 무엇인가?

Accepted Answer

구속 조건의 무한소 변화로 평형 상태의 연속을 이루는 각 단계를 반전할 수 있어야 한다.

Question 11

비가역 과정이 두 평형 상태 A와 B를 연결하지만 중간 상태는 평형에서 멀리 떨어져 있다. 올바른 진술은 무엇인가?

Accepted Answer

ΔS는 A와 B 사이의 국소적으로 가역인 경로에서 계산할 수 있지만 S_e와 S_i는 실제 과정에 의존한다.

Question 12

켈빈–플랑크 진술이 정확히 금지하는 작동은 무엇인가?

Accepted Answer

단일 열원에서 열량 Q > 0을 빼내어 주위에 W = −Q를 공급하는 것만을 유일한 효과로 갖는 사이클.

Question 13

준정적 압축은 반드시 국소적으로 가역이다.

Accepted Answer

거짓

Question 14

모든 구간이 국소적으로 가역일 때, 이상기체의 카르노 동력 사이클을 나타내는 순서는 무엇인가?

Accepted Answer

T_H에서 등온 팽창, 가역 단열 팽창, T_C에서 등온 압축, 가역 단열 압축.

Question 15

제2법칙은 열역학적으로 허용되는 변화의 방향을 정하지만, 그 자체만으로 소요 시간이나 수송계수를 정하지는 않는다.

Accepted Answer

참