물리1 열역학 질문

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13번,15번 답은 4번,3번입니다. 13번의경우 단열팽창이기에 ㄱ이 맞는건 알고있습니다. 그런데 15번은 단열팽창일경우 ㄱ은 틀린말이 되는거 아닌가요? 왜 맞는거죠?

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연세대 기계공학과 [452256]

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아파도웃어볼게 · 406042 · 13/08/18 15:26

PV=nRT에서 좌푯값 곱하면 A보다 B가 커서 그런거 아닐까요

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연세대 기계공학과 · 452256 · 13/08/18 15:27 · MS 2013

pv가 온도에 비례하는건 알고있는데 그렇게 따지면 13번 ㄱ은 틀린거 아닐까요?

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아파도웃어볼게 · 406042 · 13/08/18 15:31

n과 R이 일정하니까 절대 온도와 압력x부피는 비례해요

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연세대 기계공학과 · 452256 · 13/08/18 15:32 · MS 2013

ㅈㅅ한데 제가 현재 고2이고 물1밖에 공부안해서 그러는데 바뀐 물1 교육과정으로 설명좀....
n하고 R이 뭔지....

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아파도웃어볼게 · 406042 · 13/08/18 15:34

아 죄송.. n은 기체 분자 수인데요, 질량을 분자량으로 나눈 값입니다. 문제에서 일정량의 기체라고 했으므로 분자량은 원래 일정한거고 질량도 일정하니까 n이 일정한거고 R은 기체상수라해서 0.082였나? 암튼 상수에여

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연세대 기계공학과 · 452256 · 13/08/18 15:38 · MS 2013

그럼 13번은 일정량의 기체가 아닌가요? 저것도 그림보면 실린더내부에 공기의 출입이 없고 그냥 핀만제거해서 이동하게한건데
저것도 일정량의기체라면 부피압력 그래프가 15번처럼 나타날테니 ㄱ에서 a의 온도는 감소한다 이거 틀린말 아닌가요?

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아파도웃어볼게 · 406042 · 13/08/18 15:41

13번은 그냥 단열팽창이라 A가 B한테 일을 해주면서 온도 감소하는거 같구요. 15번은 단열팽창이 아니에여.

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연세대 기계공학과 · 452256 · 13/08/18 15:47 · MS 2013

읭? 단열팽창인지 아닌지 어떻게알수있죠? 열출입이 있는지 없는지 안알려줬는데...

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co-orbi · 450744 · 13/08/18 16:37 · MS 2013

윗분이 설명을 해주셨긴 한데..
이상기체 상태방정식 'PV=nRT'(P:압력, V:부피, n:분자 수, R:기체상수, T:온도)와 'Q = U + W'(U:내부에너지, W: 일)를 이용하면 열역학은 거의 해결할 수 있습니다.

질문하신 15번의 ㄱ.은 A지점과 B지점의 온도를 비교하는 것인데, 그러기 위해 위의 이상기체 상태방정식을 T로 정리합니다.
T = PV/nR이 되는데, 여기서 n과 R은 A지점과 B지점이 동일한 값을 갖습니다. 따라서 우리는 PV(압력과 부피를 곱한 값)만을 비교해주면 됩니다.
A지점은 3P X V = 3PV 이며, B지점은 2P X 2V = 4PV이므로, B지점의 값이 더 크죠? 따라서 T(온도)는 B지점이 A지점보다 높은 것 입니다.

13번의 ㄱ.은 'Q = U + W'의 공식을 사용하여 해결합니다. 여기서, U는 내부에너지로 U = 3/2nR델타T 이구요, W는 일로 W=P델타V입니다. 따라서 Q = 3/2nRT + PV 가 되는데, 단열실린더이고 단열칸막이라고 언급하였으므로 외부와의 열 출입(Q)이 없습니다. 따라서 Q = 0 이 됩니다. 그러면 위의 공식으로부터 Q가 0이면 '0 = U + W'가 되죠. 그런데 칸막이를 제거하는 순간 A의 부피가 증가하는 방향으로 움직였습니다. 즉, W = PV에서 델타V가 양수가 됩니다. 그렇게 되면 자연스럽게 내부에너지(U)는 음수가 되야하는 거죠.(합이 0이라는 것을 만족시키기 위해) 그러면 U = nR델타T에서 n과 R은 고정값이므로, 델타T가 음수가 되야만 합니다. 따라서 온도의 변화량이 음수이기에 칸막이를 제거한 후의 A의 온도가 더 낮아지는 것입니다.

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