[26시름][물2칼럼] 4. 열역학 법칙 (2) (부제: 일해라 에빱아)
게시글 주소: https://i9.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.
-
최고 시청자수 5명인가 그럼 모르는 사람인척하고 꼽줬음 ㅁㅌㅊ
-
오르비.. 좋아하시냐구요
-
고지전 치루는 그 산에서 양쪽 군인들 옷통 까고 옷 흔들면서 양쪽에게 서로 흔들었다네 기구하다 정말
-
뭐할까요 내일 학교가는데 아 물론 내일이 기말은 아님 목이 슬슬 아파오는군 주말엔 많이 잤는데...
-
미나미노~~~~~~~~
-
할복 6
ㅂㅂ
-
벌써 7월이네..사관학교 시험도 30일도 안남았고 수능도 140일도 안남았네. 모두...
-
사실상 정품구매자 1명이 2명정도의 피뎁붕이들 책값까지 같이내주는중 피뎁붕이들이...
-
그냥 빨리 좀 보자...
-
언제 와 너 필요해
-
깜짝포인트 0
안가람쌤은 당연히 여자쌤일 줄 알았고 변춘수쌤은 당연히 남자쌤일 줄 알았음 편겨ㄴ덩어리나자신
-
여자 카톡 빡치는점 13
분명 맨날폰 만지는 애가 내가 톡보내면 답장 ㅈㄴ 느림
-
ㅈ됐다
-
레인보우샤베트뭔맛으로먹음?ㅋㅋ
-
이게 뭐인가여? 중고나라에서 샀는데.. 잘 모르겠네요. 기출문제집인거 같으면서도...
-
mz 세대는 m이 dz세대였던 기억이 그거 보고 좀 피식함 ㅋㅋ
-
난 분명 7월 쯤에 막 공부에 재미를 붙이고 있던 참이었는데... 시간이 정말 눈...
-
하고 싶을 때 우리팀 탑이 적팀 탑 솔킬 벅벅 낼 때 하기 싫을 때 우리팀 탑이...
-
남자친구가 ㄹㅇ 곰돌이라고 하면 믿을거임? 근데 이제 좀 감자같음.. 곰은 사람을...
-
문풀하면서 너무 행복해짐. 오개념도 문제 풀면서 조금씩 잡히는 느낌이고 어려워도...
-
이게왜됨 그냥 휴릅깨고 3시간만 먼저 들어가있었어도 갑자기 기분안좋아짐 7시까지그냥수학만패야지
-
어그로 끌고 공구하려는 사람인가
-
나멋지다
-
4개월만 있다가 와도 영어 능력, 특히 슬랭이나 실전회화 부분에선 확 차이날텐데.....
-
술마시고나니까 2
왤케 머릿속이 텅텅비고 꽃밭이된거같지... 잡생각사라지고 깔끔한느낌이라 좋긴한데...
-
7월이다 7
2024년의 절반 어디 감
-
책없이 강의들어야해서 부탁좀.. . 국수
-
9평까지 100일패스인가 있지 않았나
-
입시에 대한 잘못된 정보 퍼뜨리는 사람들 너무 많음 9
올1컷이 연고경을 못가느니 등등 무슨 나형 시절 말하는 줄 아나
-
오늘 밤새서 볼 강의 추천좀
-
와 뻥글 망했네 7
진짜 망했네
-
무엇이든 물어(bite아님)보세요
-
Fuck respect 난 그딴 거 안 키워 난 내가 최고라 믿는 애 내가 최고야...
-
입시 얘기 벅벅하고 싶은 밤이군
-
미친 비 1도 안오고 개맑네
-
국어…. 0
지금 중학생인데 국어 빠작으로만 비문학, 문학 다 하는 게 좋을가요 아니면 우공비나...
-
직관력 잘 안통하는 n재 있나요??
-
ㅋㅋㅋㅋㅋ
-
물리 역학문제도 재밌었는데 과탐하길 잘했다 생물 조합은 재미는 확실히 있는 듯.
-
같은건없다
-
높을까요?? 항상 3합5 3합6만 준비했었어서 4합5 4합8 인문 최저충족률이...
-
5덮 사문 50 14
쉬운거같긴한데 공부시작 3주지나고 50점 보이니까 기분은 좋음
-
업뎃이네 그냥자야지
-
5분후에자야지 3
내일은일찍일어나야하는데...
-
지금 국어는 김승리 얼오카 문학만 끝내고 kbs 하면서 빨더텅… 조금씩 푸는데요ㅜ...
-
슈특 9
슈냥특강
-
갔다올게요 14
국방부 시계가 째깍째깍
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