[26시름][물2칼럼] 4. 열역학 법칙 (2) (부제: 일해라 에빱아)
게시글 주소: https://iu.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.
-
사실 쌉고수 아니어도 그냥 보이는거긴 한데 이거 강대모고 이번주 수요일인가에 봤던...
-
이감 상상 강k에 한수 파이널 패키지
-
mbti ㅇㅈ 19
또프제
-
국어 ㅡ 강민철 피드백 문학 지문 3개/강기분 비문학 지문 1~2개풀이, 밥먹을때...
-
샤프심 하루에 두 줄씩 쓰는데 제가 허수라서 그런것일까요
-
신붓감 여붕이 일티어..
-
다시 태어난다면 0
.
-
ㅇㅈ 14
-
MBTI ㅇㅈ 12
-
졸리노... 4
-
있음?
-
예전에 친구들이랑 음식 이야기하는데 제가 카레 있으면 먹는데 굳이 찾아서 먹진...
-
겨울 방학 때 진짜 열심히 했는데 개학하고 중간고사 박은 뒤로 점점 안 하다가...
-
사진으로는 크기가 감이 안와서 제가 중지에 끼는 반지와 함께 찍어봤습니다 저...
-
어휴
-
끌었죠?
-
맨날 유튜브랑 인방보다가 2시넘어서잠,,,
-
그렇지 않으면 각박한 이 세상 속에서 살아남지 못해
-
강k 정수들어서 국어 파이널 이상한 중에 하나만 할려는데 뭐가 제일 좋을까요?
-
원래 인프제인데 바꼈을수도
-
기차여행을 가고 싶음 ..
-
아름다운 그대 나를 아프게 하나요 웃는 그대
-
흠..
-
엄마가 네시간이상 못자게하고 이틀에한번 눈치봐가면서 샤워하는거랑 로션바르는걸로 매일...
-
ㅇㅈ 4
오랜만에 센나게 뛰니까 기분 좋네
-
족보 싹다 오늘 거래해서 구해둠 파워 j ㅇㅈ? ㅇㅇㅈ ㅋㅋㅋㅋㅋ 근데 진짜 족보...
-
들어주실분. ! .
-
수학 교재 질문 0
현재 자이스토리 단원별?? 기출 문제집을 풀고 있는데 이제 슬슬 모의고사도 한세트씩...
-
딱 4
연고대 상경계 합격할 점수를 받으면 행복할거같다
-
뱅가드고뭐고서버부터제대로해주세요롤대남한테롤을뺏어가면제가무엇을할수있나요
-
매주 강k두개 토탈리콜 스피드러너 모고 에스컬레이드 모고 핀셋4점모고 이걸다할수있을까..
-
이글이글열매 독수리독수리 열매 엌
-
솔직히 가서 개같이 닦일 거 같긴 한데 이미 한 번 떨군 이상 설의를 가도 우울증에 시달릴 거 같음
-
내신땜에 ebs에서 화학2 손은정쌤 듣고있는데 인강강사중 젤 예쁜듯........
-
. 1
그냥 몬가 .. 그냥 나는 행복하고 싶어요 ㅇㅁㅇ 그냥 그런 생각이 들어써 ..
-
9모 목표 3
94 80 90 50 50 상남자는 또 원점수로 목표잡음 6모 목표 94 72 85...
-
나도 나도 10
여자친구
-
둘중 하나는 죽는다
-
ㅈㄱㄴ 짝꿍의 맛이또 있는데 안가봐서 뮿어봄
-
굳이.. 싶어서
-
혹시 올해 3 4월쯤에 12
정법하는 OOOO? 닉네임으로 성뱃달고 정법 칼럼 쓰시던분 아세요…?
-
한 2~3년 쓴다는 가정하에 좀 궁금함 아이폰은 우선... 내가 13프로 쓰는데...
-
기습. ㅇㅈ 11
뭘 봐.
-
롤스는 최소 수혜자가 이익을 얻지 못하고, 다른 이들이 이익을 얻는 상황에 대해...
-
이거하고 4규해야지
-
그래야 거기까지 달릴 힘이 나거든 아 제 인생 최종목표는 전 우주를 제 발아래 두는것입니다
-
기출도 풀 건 다 풀어서 그냥 회독만 하고 있고 수특도 다 했고.. 이감 파이널...
-
ㅈㄱㄴ
밑에건 빼야 할 듯
![](https://s3.orbi.kr/data/emoticons/oribi_animated/005.gif)
열역학은 좋아물리2! 물리2! 물리2!
![](https://s3.orbi.kr/data/emoticons/oribi_animated/014.gif)
오르비식노베?ㄱㅁ..아님
.
![](https://s3.orbi.kr/data/emoticons/oribi_animated/024.gif)
200620은 탄성퍼텐셜 에너지가 제곱수가 나오는게 4번밖에 없었..물2컷 그만올려주십쇼
에빱이만 등신이라 그럴 일이 일어날 듯