[26시름][물2칼럼] 4. 열역학 법칙 (2) (부제: 일해라 에빱아)
게시글 주소: https://a.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.
-
대치 시데 토욜 PM 6시반~10시 수업인데 대기번호 108번이라는데 이 정도면...
-
일단 대치 이름부터가 개 간지작살임. "대치키드" (===특히 이거, 로피탈,...
-
분당 용인지역 쫙퍼졌는데 그중에 아직 증상 안 나타난 수험생 있을가능성 충분히 있음...
-
4월초쯤에 대치 ㅅㄷㅇㅈ 일요일 오후랑 저녁반 대기 걸었는데 아직도 오후반은...
-
대치동, 강남 재수학원 중에 교재 퀄 순위를 메겨본다면...
-
대치 맛집정리 : 1탄 [ 시대-다원-새움 라인 ] 56
제가 처음으로 LA.. 아니 대치동에 왔을때가 생각납니다. 설렁탕 국밥시켰다가...
-
태풍으로 휴강된적 있나요? 낼 현강있는데 태풍뚫고 가야하나?
-
지방러는 아니지만 학원은 중학교 이후로 처음 가봤는데 괜찮았어요 작년에 인강을...
-
시대인재 질문 1
시대인재, 시대인재N 이렇게 두개 있던데 시대인재N 말고, 시대인재 수업은 현역...
-
학원 수업 들으러 가는 수험생분들 많나요?
-
수강취소 하려면 영수증 필요한가요? 영수증을 잃어버려서요...
-
정말 간절한데.. 민철T 비문학 독해 방식 좀 알려주시면 안될까요? 들어보고 안...
-
하루종일 있을껀 아니고 한 3~4시간정도있을껀데 추천좀요
-
그니까 제가 9모 끝나고 대치를 가는데 학원에 미리 전화해서 그 반에 9모 끝나고...
-
킬링캠프 0
대치에서 킬캠 문제만 파는곳 있나요? 문제만 사면 회당 얼마정도하나요
-
1시반 수업인데용 아침일찍가서 한 9시부터 자습할수있는공간있나요?
-
요번에 현강들으러 대치쪽 갈듯한데 혼자갈것같아요.. 현강생들 주로...
-
김봉소 오프라인 3
김봉소 오프라인 실모 언제부터 시작하나요? 그리고 어디서 하는지도 알려주세요
-
주말 5시쯤에 대증교통이용하면 얼마정도 걸리나요? 네이버 지도에는 한시간20분정도...
-
안녕하세요오르비클래스국어영역 강사 심찬우입니다하루 종일 한 끼도 못 먹어서상담...
-
압축신규반처움들어보려고하는데지금체화하려면늦는다고다들..어쩔까여
-
[Vo-chemist] 대치 현강 정식 모집 하겠습니다. 25
안녕하세요 오르비 클래스 영어 심민호선생입니다. 일단 다시 한번 보케미스트 + 미신...
-
수능 모의 2 - 3 등급 정도실력입니다. 현재 2학년이고요,,다른 과목은 1등급...
-
노량진이나 노원구는 거리가 너무 어정쩡해서 강남이 위치적으로 좋거든요 미술학원도...
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