2022년04월24일 38번

[열역학]
밀폐계가 300kPa의 압력을 유지하면서 체적이 0.2m³에서 0.4m³로 증가하였고 이 과정에서 내부에너지는 20kJ 증가하였다. 이 때 계가 받은 열량은 약 몇 kJ인가?

① 9
② 80
③ 90
④ 100

(정답률: 43%)

문제 해설

밀폐계에서 압력이 일정하게 유지되면, 계의 체적이 증가하면 내부에너지가 증가하게 된다. 이는 기체의 일반적인 특성으로, 계의 체적이 증가하면 분자들이 움직이는 공간이 더 커지기 때문이다. 따라서 이 문제에서도 체적이 0.2m³에서 0.4m³로 증가하면서 내부에너지가 20kJ 증가한 것은 이러한 이유로 이해할 수 있다.

열역학 제1법칙에 따르면, 계에 가해지는 열량과 일을 합한 것은 내부에너지의 변화량과 같다. 따라서 이 문제에서는 내부에너지가 20kJ 증가했으므로, 계에 가해진 열량과 일의 합도 20kJ이어야 한다.

일은 밀폐계에서 압력이 변화하지 않을 때에만 0이 된다. 따라서 이 문제에서는 계에 가해진 일은 0이라고 가정할 수 있다. 따라서 계에 가해진 열량은 20kJ이 된다.

따라서 정답은 "80"이다.

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