해설 보기
정답엔트로피는 경로함수가 아니라 대표적인 상태함수이므로 이 설명이 옳지 않습니다.
핵심 개념
세기 성질·크기 성질과 상태함수·경로함수의 구분
열역학 변수는 두 가지 축으로 분류됩니다. 첫째는 물질의 양에 대한 의존성으로, 양을 두 배로 늘려도 값이 변하지 않는 온도·압력·밀도·몰부피는 세기(intensive) 성질이고, 양에 비례해 두 배가 되는 부피·질량·내부에너지는 크기(extensive) 성질입니다. 둘째는 경로 의존성으로, 계의 현재 상태만으로 값이 결정되는 U, H, S, G, A는 상태(state) 함수이고, 어떤 경로를 거쳤는지에 따라 값이 달라지는 열(Q)과 일(W)만이 경로(path) 함수입니다. 엔트로피는 dS = δQ_rev/T로 정의되지만 그 자체는 완전미분을 갖는 대표적인 상태함수라는 점이 자주 출제됩니다.
선지별 해설
①온도, 압력, 밀도는 계를 둘로 나누어도 값이 그대로 유지되므로 물질의 양에 무관한 세기 성질이 맞습니다.
②부피와 질량은 계의 크기에 정비례해 커지므로 크기 성질이 맞습니다. 이들을 몰수로 나누면 몰부피처럼 세기 성질이 됩니다.
③엔트로피는 초기·최종 상태만으로 변화량이 결정되는 상태함수이며 완전미분 dS를 갖습니다. 경로함수는 열과 일뿐이므로 이 선지가 옳지 않아 정답입니다.
④엔탈피 H = U + PV는 모두 상태함수의 조합이므로 그 자체도 상태함수가 맞습니다.
해설 보기
정답ㄱ만 옳은 설명이므로 ①이 정답입니다.
핵심 개념
실제 기체의 정적열용량과 정압열용량
열용량은 Cv = (∂U/∂T)_V, Cp = (∂H/∂T)_P로 정의되는 물성치로, 이상기체든 실제기체든 온도에 따라 크게 달라집니다. 실제 기체에서는 분자간 인력 때문에 Cv와 Cp가 온도뿐 아니라 압력(또는 부피)에도 의존하지만, 온도의 함수라는 사실 자체는 변하지 않습니다. 또한 Cp - Cv = TVβ²/κ > 0이므로 Cp는 언제나 Cv보다 크며, 이상기체에서는 이 값이 R이 됩니다. 중요한 것은 Cp와 Cv가 계가 어떤 과정을 겪는지와 무관한 물질 고유의 성질이라는 점입니다. 단열이든 등온이든 과정의 종류가 Cp와 Cv의 관계를 바꾸지는 못합니다.