[26시름][물2칼럼] 4. 열역학 법칙 (2) (부제: 일해라 에빱아)
게시글 주소: https://orbi.kr/00023731085
게으른 에빱이 왔습니다
솔직히 저도 (오르비식) 노베라, 이 칼럼은 기체가 한 일 위주로 쓸 것임을 알립니다!
대구교육청 2018년 11월 모고입니다.
기체가 한 일은 모두 용수철의 탄성 퍼텐셜 에너지가 되겠군요.
그리고 탄성 퍼텐셜 에너지는 탄성력의 제곱에 비례하니, Q에서 4Q로 탄성 퍼텐셜 에너지가 증가할 테고,
그러면 일단 ㄴ은 맞네요!
이제 이 일을 그래프에서 보면, 평균 압력 1.5P, 증가한 부피 0.5V이니, 0.75PV=3Q, PV=4Q인데, 부피 V가 증가하려면 길이 2L이 증가해야 할 테고, 그럼 V=2SL, 2PSL=4Q이니 ㄱ은 참!
처음 기체의 절대 온도가 T이면, PV=4Q=RT (1몰!)인데, 기체의 절대 온도가 3배가 되니, 온도 변화량은 2T, T=4Q/R이니, ㄷ은 참!
해설지는 좀 복잡하네요;;
간단히 시작합시다!
대구교욱청 2017 8월 모고입니다.
무난한 계산문제가 되겠군요. 단위 환산 잘 할 것!
cm 단위가 많으니, 탄성 계수를 20N/cm 으로 바꿔줍시다.
그럼 처음 기체에 작용하는 힘은 40N, 용수철이 5cm 압축되니 나중에 기체에 작용하는 힘은 (40+20*5)=140N이군요
PV=FL로 바꾸는게 편해 보입니다!
처음 내부 에너지는 1.5FL=600N*cm= 6N*m=6J, 나중 내부 에너지는 1.5*140N*15cm=3150N*cm=31.5J이니, 내부 에너지 변화량은 25.5J이고,
이 동안 평균 힘은 (40+140)/2=90N, 기체가 이동한 거리는 0.05m이니, 일은 4.5J,
답은 3번이군요!
...이 본래 해설지도 웃기네요 엌
간단한(?) 계산 문제가 끝났으니, 이제 본격적으로 킬러를 시작합니다!
18학년도 9평입니다. (오답률 ebsi 기준 78.3%, 이투스 기준 81%)
이투스가 또 졌어!
나중에 얘기할 19학년도 9평의 문제, 그리고 20학년도 6평의 문제와 함께 역대 최악의 문제로 뽑힙니다.
일단 압력은 3/2배가 되겠는데, ....일을 어떻게 구해야 할지 막막합니다.
분명히 기체가 한 일은 모두 용수철의 탄성 퍼텐셜 에너지가 되니,
일의 크기는 5Q/4고, 기체의 내부 에너지는 27Q/4만큼 증가하겠네요.
언제나 기체의 압력은 같으니, 기체를 한 덩이로 볼 수 있을겁니다.
처음 기체의 압력을 P, 처음 두 기체의 부피의 합을 V, 나중 두 기체의 부피의 합을 V'라고 한다면, 평균 압력은 5P/4가 될테니, 5P/4*(V'-V)=5Q/4,
기체의 내부 에너지는 3/2*(3P/2*V'-PV)=27Q/4이군요.
그런데, PV란 것은 2몰의 절대 온도 T인 기체를 의미하므로, PV=2RT,
일과 내부 에너지의 식을 연립하면 PV'=7Q, PV=6Q이므로. 답은 4번!
두 기체의 부피가 불분명하여 역학 관계가 복잡했던 탓에, 역대급 문제가 되었습니다. 그러나, 17학년도 6평, 17학년도 수능 등에서 아이디어를 얻었다면, 문제 풀이가 빨라질 수도!
19학년도 9평입니다. (ebsi 기준 오답률 82.5%, 이투스 기준 오답률 74%)
탄성 퍼텐셜 에너지가 같으니, 탄성력은 같은데, (나)가 용수철의 길이가 더 줄었으니, (가)는 용수철이 늘어난 상태, (나)는 용수철이 압축된 상황입니다!
그러면 두 길이의 평균이 용수철의 원래 길이일 것이고, 그럼 부피 1.5V일 때 용수철의 탄성력이 0이니, 기체를 나눠보죠!
탄성력을 kx, 피스톤의 단면적을 S, 처음 기체의 압력을 P_1로 두면, P_1*S+kx=P_0*S인데, 이것만으로는 알기 어렵겠네요, 근데 용수철의 탄성 퍼텐셜 에너지가 RT/4니, P_1S*2x=RT (가로 길이 2x)에서, 위 식에 2x를 곱하면
2x(P_1*S+kx)=RT+RT=2RT, 여기서 kx=P_1*S, P_0*S=2RT이니, P_0=2P_1이군요!
그럼 나중 압력은 용수철에 의한 압력이 P_1이 될테니, 탄성력의 방향을 반대로 하면 나중 압력은 P_0+P_1=3P_1,
압력 3배, 부피 2배에서 절대 온도는 6배, 내부 에너지 변화량은 B의 내부 에너지 변화량의 2배이므로,
ΔU=2*1.5(6RT-RT)=15RT,
평균 압력은 2P_1, 부피 증가량이 V인데서. 일의 크기는 2P_1*V=2RT,
그러니 답은 1번!
이 문제는 대기압, 힘과 에너지 사이를 넘나드는 식 정리 때문에, 그리고 시간 탓에(ㅠ) 이딴 정답률이 나올 수 있었습니다.
20학년도 6평입니다. (ebsi 기준 오답률 72.1%, 이투스 기준 오답률 76%)
이투스의 패배!(땅땅땅)
예전의 글 사진을 복붙합니다(...)
여기서 핵심은, 기체가 한 일이 모두 탄성 퍼텐셜 에너지가 된다는 것에서, 4번을 찍는 능력...이 아니고,
진짜는 처음 용수철의 길이와, 늘어난 길이를 가지고 P-V 함수를 만드는 것입니다!
귀차니즘 때문에 늦네요;;
자작 문제를 따로 만들 생각인데, 또 3문제 정도 만들 겁니다!
다음 칼럼은 축전기입니다!
0 XDK (+0)
유익한 글을 읽었다면 작성자에게 XDK를 선물하세요.
-
아무래도 내일 카페 같이 갈 사람 디시에서 찾는 건 많이 그렇겠죠? 4
그만 나대고 조용히 혼자 가야지
-
b에서 작은 토막에 같은 크기의 F가 반대 방향으로 작용하면 전체 계의 합력이 0이...
-
설사범 목표로 다시하는데 힘빠지네요 ㅠㅠ
-
잘자요!
-
저는 뭐 가시라도 걸린 줄 알았는데 남자애 한 명이 아이스크림 먹고 있는데 옆에...
-
언매 n제 0
상상 바탕 작년과 비교해서 올해 난이도는 어떤가요? 작년이랑 올해 거중 쉬운 거 먼저 하려는데
-
봄에 잣 까먹기 1
두글자로 춘잣
-
주위를 둘러봐 봐 넌 정말 (붐바빠 빠라빠라) 머리부터 발끝까지 핫이슈가 없지 자...
-
ㅜㅜ
-
알려주세용
-
맞팔하신분? 1
맞팔하실분?
-
어떤가요???
-
이거 원래 기능임? 생긴거임?
-
프사 ㅁㅌㅊ 3
ㄱ
-
따지는 모의고사는 문제가 있다 생각해요 아니 문제도 ㅈ같고 31점이 말이 돼?
-
까지는 갈 수 있을까 작수 백분위 92 86 3 71(ㅗ) 87 였거든요 어떨 거...
-
도움이 될까요 지인선 n제 22번 푸는데 40분 걸랴서 풀긴 했는데 이 정도 걸리면...
-
청소년 자살율 3위 갈등 지수 3위 노인 자살율 1위 노인 빈곤율 1위
-
경상도 분들이라 평생을 뽑으셨는데 이번을 계기로 완전히 손절하시겠다네요..ㄷㄷ
-
지금까지 푼 n제 -드릴4 드릴5 -2024 문해전 -2024 하사십 시즌1...
-
병행 마렵게하네...
-
오랜만에 새로운거 공부하니 재밌네 입실론델타 빼고
-
롯데웰푸드, 가나초콜릿·빼빼로 등 17종 100∼1천원 올려 굽네·파파이스 치킨...
-
제모하고 입을거임??
-
3-1까지 내신 챙겼는데 이성적 뜨면 재수 정시로 어디까지 가능하다고 보심??...
-
안녕하세요 저는 오르비에서 글을 쓰고있는 새내기 국훌입니다. 6
먼저 저의 말과 행동으로 인해 큰 피해를 끼치고 실망을 드린 강민철 강사님, 전...
-
위험했다 4
오르비인걸 망각하고 글 쓸뻔 산화될뻔
-
원래 예전에 10개월치 뻘글수 평균내봤을때 하루에 쓴 글 숫자가 20개 이상...
-
띰 한단원 시냅스 한단원
-
공통은 4규 빅포텐12 드릴5까지 했는데 다음으로 풀 n제 추천해주시면...
-
3모 백분위 0
부모님께 성적표 드렷다가 없어져버려서 사진인증이 안되는데 국수탐 99.79 나왓네요...
-
오늘도 3캔 캬
-
작년에 들을걸...... 개후회댐 1 받아서 조교해야지
-
작년 기준으로 엄마 아빠 합해서 월에 적으면 7-800~3000까지 벎 집 있음 차...
-
한 4배속 옵션 그런거 없나
-
원래 나는 내가 11
머리는 좋지만 게으른사람인줄 알앗는데... 최근에 다시 생각해보니까 똑똑하지도않고...
-
킥오프 수학유형문제집 풀었고 지금 아이디어랑 기출 2,3점문제 병행 중인데......
-
밥추천받음 2
ㄱㄱ
-
수학 고민 0
재수생인데 작년에 예체능이여서 수학을 올해 첨해요 지금 이미지쌤 기본개념 완강하고...
-
강민철쌤 현강 들어서 강기분,새기분은 다 끝냈고 지금은 간쓸개오프도 못 받는...
-
ㅇㅇ
-
확통 공부법 2
작년에 현우진t 시발점 다 듣고 겨울방학부터 뉴런을 시작했는데 뉴런을 들어도...
-
사유: 계좌 송금때의 비번을 온라인으로도 바꿀 수 있게 됨
-
대-탈릅 시대 3
1차 대탈릅-수능 끝나고 실모단의 대거 탈릅 2차 대탈릅-12~1월중 아무때 다들...
-
진정한 진가를 발휘하기 시작하는거같아요. 1회독 하다가 너무 막막하기도 했고, 잠깐...
-
궁그미
-
누가누가 잘찍나 11
퓨시드산(fusidic acid, 상품명 후시딘)은 항균제로서, 주로 그람양성균을...
-
내가 반수를 하는 게 맞나 회의감이 든다. 실패해서 지금 이 학교에 다시 돌아오게...
-
자퇴마렵다 9
매년 드는생각이군요..
-
나는 재수하면 sky는 무조건 간다 이생각하고 공부함 ㅋㅋ
밑에건 빼야 할 듯
물리2! 물리2! 물리2!
아님
.
물2컷 그만올려주십쇼
에빱이만 등신이라 그럴 일이 일어날 듯