[26시름][물2칼럼] 4. 열역학 법칙 (2) (부제: 일해라 에빱아)
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.
-
오르비 on
-
이제 국어수학 배분 칼각잡았으니 학습효율늘려야징
-
강대x야 0
이번 시즌2는 이벤트안하냐…ㅠㅠ
-
풀어도 확신이 안 서는 문제
-
성별을 바꿀수있다면 11
그냥 몸자체도 다바뀐다고 가정
-
나 지갑 삿는데 3
친구가 보고 내가 보는 바로 앞에서 나랑 똑같은거 결제하면서 우리 커플 지갑이다...
-
점심부터 6시까지 청소하고 이삿짐 쌌는데 머리가 심하게 안돌아가네요 몸이 힘들어서...
-
슈냥 방송켜라 1
방송켜라
-
푸리나풀돌야란풀돌나히다풀돌그과정속에서풀돌이되어버린진익
-
아오 고양이가 5
책 찢었어 하 시발 그거 번장에 팔려고 했는데
-
그러게 비교를 왜하셧어요 리듬농구상 개맞을라고 그러시면 안대져 시대갤 비재원생차단을...
-
다시 한번만 돌아와 줄래~ (오암 드라우~닝)...
-
혹시 아직 학년별 내신 비율이 1학년:2학년:3학년 20:40:40이렇게 보거나...
-
호두깍이인형 0
츕츕
-
6모전까지는 이감 바탕 이런 사설 모의고사 풀면 무조건 80후반대 넘고 거의다...
-
나보다 1년 일찍가서 ~
-
풍차돌리기 0
H: hitomi.라 Y: youTube.com O: orbi.kr D:...
-
뱅 보 싶 0
광광 울었어 ㅠㅠ
-
말그대로임
-
비가 만이오네 0
벌레들이 창문으로 들어오기전에 다 맞아 디지겟구만
-
멍청하ㅕㄴ 즐거워용
-
ㅇㅇ
-
기둥이 아파~
-
글을 마구싸 0
버려지는 나의 2억마리의 아기들처럼
-
퀸이 먹혀 시간으로 이겨
-
미적 이제 막 기출 돌리고 싱글커넥션 하는 중인데 분량이 적어서 금방 끝낼듯해서...
-
전에 쓴 중딩 때 썰은 10분만에 딥피드 갔는데 아까 올린 5모 29번 코사인 법칙...
-
당장 몇달 전만 해도 서울대 당당하게 붙고 빡세게 공부해서 행시 합격하고 또 거기서...
-
슈냥모는 매번 퀄 좋다는 평이 자자하던데 슈간지 기대가 많이 되네요
-
고양이가 자꾸 7
에어컨 틀어달라고 시위하는데 나 추운데
-
얼리버드취침 3
내일은 서코에 가야 하므로 얼버취
-
과외받고싶어.
-
다만 내부적으로 인한 변화만이 본질을 바꿀 수 있는 듯 그리고 오랜 시간에 걸친...
-
구해영
-
초코수혈이시급하다
-
7모 성적이고 반수생입니다 메가에서 막 분석해서 띄워주기는 하는데 맞는지도 모르겠고...
-
80%확률로 수학 100 여기서 2.5% 확률의 과탐 50 50을 만들고 난 0.1% 잭팟을 노린다
-
1,2,3페이지에서 걸리는거 없이 술술 풀리시나요? 저는 123페이지에서 충분히 풀...
-
메카니카 자습서로 조지기 vs 배기범 필수본(아님 딴 인강)
-
재수 건동홍 삼수 정시 의대 사적인 질문도 ㄱㄴ
-
취침! 9
안녕히주무세요
-
미적 4점짜리 하나는 맞기 가능? 두개...는 좀 더 해야하나...?
-
삼반수 시작해서 공부중인데 과외하면서 공부해본 분 후기 좀 알려두세요
-
강x 3회 1
1컷 88 흠
-
히히 똥 발싸 1
히히 발싸
-
n제 안돌리고 기출만 계속 돌리는 게 낫나요
-
추천합니다....특히 전반적으로 성적도 안 좋은데 언매도 꾸준히 2개 이상 틀리는 학생...
-
공통 4점 전 문항이 13번 난이도로 되어있는 모고. 2
22번이 삼각함수인 모고.... 조온나 어렵다 ㅆㅂㅋㅋ 22번은 킬러같긴한데...
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