등온 과정(일정한 온도)에 열역학 제1법칙을 적용하는 5가지 예
1. 아래 그래프는 이상 기체의 변화를 보여줍니다. 등온 과정 (접근 방식). 공정 AB에서 기체가 하는 일은…
논의
일의 양 = 곡선 AB 아래 면적 = 삼각형 면적 + 직사각형 면적
W = [½ (8 x 105–4 x 105)(3-1)] + [4 x 105 (3-1)]
W = [½ (4 x 105)(2)] + [4 x 105 (2)]
W = [4 x 105] + [8 x 105]
W = 12 x 105 줄
AB 과정에서 기체가 한 일 = 12 x 105 줄
2. 과정 ABC에서 이상 기체가 한 일은…
논의
알려져 있다 :
압력 1 (P1) = 10 x 105 N / m2
압력 1 (P1) = 5 x 105 N / m2
제1권 (V)1) = 10리터 = 10데시미터3 = 10x10-3 m3
제2권 (V)2) = 30리터 = 30데시미터3 = 30 x 10-3 m3
질문했습니다 기체가 ABC 과정에서 한 일
자와브 :
과정 BC에서는 부피가 일정하게 유지되므로 기체가 하는 일은 없습니다. 기체가 일을 하는 것은 과정 AB에서 부피 변화가 일어나기 때문입니다. 따라서 과정 ABC에서 기체가 하는 일의 양은 과정 AB에서 기체가 하는 일의 양과 같습니다.
기체가 한 일 = 곡선 AB 아래 면적 = 삼각형 면적 + 직사각형 면적.
W = [½(10×105-5×105)(30-10)]+[5×105(30-10)]
W = [½ (5 x 105)(20)] + [5 x 105 (20)]
W = [(5 x 105)(10)] + [100 x 105]
W = [50 x 105]+ [100 x 105]
W = 150 x 105 줄
W = 1,5 x 107 줄
3. 기체가 등온 과정을 거칩니다. 기체가 5000줄의 일을 하기 위해 흡수해야 하는 열량은 얼마입니까?
논의
알려져 있다 :
일(W) = 5000 줄
질문했습니다 : 흡수된 열량(Q)
자와브 :
이 문제에서 언급된 등온 과정은 온도가 일정하게 유지되는 열역학적 과정입니다. 온도(T)와 기체의 내부 에너지 변화 사이의 관계는 다음 방정식으로 표현됩니다.
온도가 일정하면 온도 변화는 0입니다. 온도 변화가 0이므로 내부 에너지 변화도 0입니다. 열역학 제1법칙을 적용하면 다음과 같은 결과를 얻습니다.
열역학 제1법칙 :
내부 에너지 변화량(U)이 0이면 기체가 흡수한 열량(Q)은 기체가 한 일(W)과 같습니다. 기체가 열을 흡수하면 추가 에너지를 얻게 되며, 이 추가 에너지를 이용하여 일을 합니다.
따라서 기체가 흡수한 열량 = 기체가 한 일 = 5000 줄입니다.
4. 아래 그림은 등온 과정을 거치는 기체의 압력(P)과 부피(V)의 그래프입니다. 과정 AB에서 기체가 흡수한 열량은…
논의
알려져 있다 :
압력 1 (P1) = 5 atm = 5 x 105 Pa
압력 2 (P2) = 10 atm = 10 x 105 Pa
제1권 (V)1) = 2m3
제2권 (V)2) = 6m3
질문했습니다 : 과정 AB에서 기체가 흡수한 열량(Q)
자와브 :
등온이란 온도가 일정하게 유지되는 것을 의미합니다. 온도가 일정하게 유지되면 온도 변화는 0입니다. 온도 변화가 0이면 내부 에너지 변화도 0입니다. 기체의 온도 변화와 내부 에너지 변화 사이의 관계는 다음 방정식으로 표현됩니다.
이를 열역학 제1법칙에 적용하면 다음과 같은 결과를 얻을 수 있다.
온도 변화가 0이면 기체가 흡수한 열량은 기체가 한 일과 같습니다. 과정 AB에서 기체가 흡수한 열량을 구하려면 위 그래프를 이용하여 기체가 한 일을 계산하면 됩니다.
기체가 한 일 = 곡선 AB 아래 면적 = 삼각형 면적 + 직사각형 면적.
W = ½ (P2 - P1)(다섯2 - V1) + P1(V2 - V1)
W = ½ (10 x 105 – 5x105)(6-2) + (5 x 105)(6-2)
W = ½ (5 x 105)(4) + (5 x 105) (4)
W = ½ (20 x 105) + (20 × 105)
W = (10 x 105) + (20 × 105)
W = 30 x 105 줄
W = 30 atm
과정 AB에서 기체가 흡수한 열량(Q) = 과정 AB에서 기체가 한 일 = 30 x 105 줄(Joule)은 30기압에 해당합니다.
5. 열역학에서 이상 기체가 등온 과정을 거친다는 것은 다음과 같은 경우를 말합니다...
A. 기체의 상태 변화에도 온도는 항상 일정하게 유지됩니다.
B. 모든 분자는 서로 다른 속도로 움직인다.
C. 모든 기체 상태는 항상 온도가 변합니다.
두목 수후 분자 속도가 높을수록
E. 가스의 압력과 부피는 변하지 않습니다.
논의
등온 또는 등온이란 일정한 온도를 의미합니다.
정답은 A입니다.
