2015년05월31일 33번

[기계열역학]
상태와 상태량과의 관계에 대한 설명 중 틀린 것은?

① 순수물질 단순 압축성 시스템의 상태는 2개의 독립적 강도성 상태량에 의해 완전하게 결정된다.
② 상변화를 포함하는 물과 수증기의 상태는 압력과 온도에 의해 완전하게 결정된다.
③ 상변화를 포함하는 물과 수증기의 상태는 온도와 비체적에 의해 완전하게 결정된다.
④ 상변화를 포함하는 물과 수증기의 상태는 압력과 비체적에 의해 완전하게 결정된다.

(정답률: 53%)

문제 해설

정답은 "상변화를 포함하는 물과 수증기의 상태는 온도와 비체적에 의해 완전하게 결정된다."이다.

상태와 상태량은 물질의 상태를 나타내는 물리량이다. 상태는 물질이 가지는 상(상태)을 의미하며, 상태량은 상태를 나타내는 물리량으로, 예를 들어 온도, 압력, 부피 등이 있다.

순수물질 단순 압축성 시스템의 경우, 상태는 2개의 독립적인 강도성 상태량에 의해 완전하게 결정된다. 즉, 압력과 부피(또는 밀도)가 주어지면 상태를 완전하게 결정할 수 있다.

하지만 상변화를 포함하는 물과 수증기의 경우, 상태는 온도와 압력, 또는 온도와 비체적(부피 당 질량)에 의해 결정된다. 상변화는 물질의 상태가 변화하는 것을 의미하며, 물과 수증기의 경우에는 상변화가 일어나는 온도와 압력이 존재하기 때문에 이를 고려해야 한다. 따라서 온도와 압력, 또는 온도와 비체적이 모두 필요하다.

따라서 "상변화를 포함하는 물과 수증기의 상태는 압력과 온도에 의해 완전하게 결정된다."라는 설명이 맞고, 나머지 보기는 틀린 설명이다.

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