[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.
-
인강민철이랑 병행하려고 하는데 간쓸개 이매진 한수오일장 중에 뭐가 젤 괜찮나요?
-
1급간??
-
옛날에 오르비에서 아는 한양대생들 다 잘생겼다고 했는데 2
그런 사람들만 밖에 돌아다니기 때문이라는 댓글이 잊히지가 않음ㅋㅋㅋ
-
출근하기 시러 0
-
더프는 해주는데 3모도 해주나요?
-
출근 2
-
-
태어나자마자 자신의 운명을 알게 된 어린 똥글의 심정을 아시나요 주인의 사물함을...
-
채권의 수익률 - 수특 독서 적용편 사회·문화 01 2
안녕하세요, 디시 수갤·빡갤 등지에서 활동하는 무명의 국어 강사입니다. 오르비에서...
-
근데 그 짝이 좋은사람이라곤 안햇슴
-
진짜 너무너무 무섭다
-
에피메테우스 얘가 사감
-
학고반수 자극제로 써야..
-
25수능 과탐 생1지1로 4,1 뜨고 삼반수 예정입니다 지1는 유지하되 생1...
-
6번만 더 하면 전역
-
날이제 공간벡터라고 불러주셈
-
아무리 6시 40분이라지만 조용하구만
-
새르비 뭔일있었던거야
-
아으...
-
ㅈㄱㄴ
-
얼버기.. 12
사실 스카 가는 중
-
오르비 확실히 사람 많이 줄음
-
다들 새내기랑 노네 슬프다
-
깨달음 2
ㅇㅇ
-
지렸다 걍
-
기차지나간당 16
부지런행
-
ㅇㅇ? 멍텅이였나 자꾸 똥발사하는놈 있었는데.
-
유튜브 알고리즘에 상명대 기사뜨길레 봤는데 버스 미끄러짐 사고가 자주 일어난다는건 뭐냐 ㅅㅂㅋㅋㅋ
-
ㅠ
-
던손실
-
삼켜야 하는것들이 더 많은거 같아는 핑계야 너가 나에게 줄 아픔보다는 내가 가진 사랑이 더 클거야
-
캣츠아이폼미쳣네 0
윤채누나 터치터치터치터치터치
-
메인 질문 글 보다가 갑자기 생각난건데,Evan chen (굉장한 고수..)이...
-
서울사람들아 1
지하철 환승하는데 몇분걸려요? 그리고 오는 간격이 어느정도 되나요 놓치면 ㅈ댐??
-
생각정리 끝 1
다시 펜 잡아야겠음
-
ㅈㄱㄴ
-
술너무 3
많이 먹었어 으아 매화수 개전맛
-
국수하고 2
영어하고 과탐하고
-
방에서 전담 피다가 걸리면 가습기인 척 해야지
-
메디컬은 추합 인증 올리는 순간 바로 옯밍아웃이네요 3
그날 단톡방 들어온 사람으로 바로 특정 가능할듯 ㅋㅋㅋㅋ
-
아가 귀가 중 1
건입에서 택시탐
-
2025학년도 경찰대 영어 1차 시험 기출문제 18번 문장별 분석 1
2025학년도 경찰대 영어 1차 시험 기출문제 18번 해설 ( 선명하게 출력해서...
-
졸려라 2
자야징
-
어떤걸 배우는 학과인가요? 코딩 많이 하나요..? 취업은 보통 어디로 하는편인가요?
-
참 고마운 커뮤니티야
-
어떻게 선택해야할까요? 두 과의 차이점이 뭔가요? 어떤 과가 더 적성에 맞는지 모르겠어요…
-
롤할래? 1
ㅎ
-
오르비 잘 자! 8
좋은 꿈 꾸기
-
아까 그게 타격이 너무 컸다
-
야식 ㅇㅈ 4
지금 올리면 아무도 안보겠지? ㅜㅜ
밑에건 빼야 할 듯
열역학은 좋아물리2! 물리2! 물리2!
오르비식노베?ㄱㅁ..아님
.
200620은 탄성퍼텐셜 에너지가 제곱수가 나오는게 4번밖에 없었..물2컷 그만올려주십쇼
에빱이만 등신이라 그럴 일이 일어날 듯