[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.
-
정법 질문 3
미성녀자가 최초에 용돈 범위에서 or 고가이지만 법•대의 동의를 받고 구매한 물건을...
-
외화를 벌어오는 영웅호걸들의 시간이다!! 술과 계집을 대령하라!!!
-
독서 1권 그거만 사고 싶은데 패키지 결제 말곤 버튼이 안 보임.. 리트 지문 풀려고 하는데 ㅠ
-
문제 발문 조건보고 어떻게 풀어야할지 감 잡고 아니면 발상까지 다 했는데 거의 다...
-
말도안되
-
1. 교과서 정의(개념)들을 정확히 외웠을 때 2. 계산최적화를 연습했을 때...
-
삼성전자 주식을 장기적 차원에서 매입하는 걸 피하려는 까닭은? 9
*** 입시 사이트에 게재하기는 적절하지 않은 글일 수도 있습니다. 그러나, 이...
-
강기원 0
이랑 맞담해보고 싶다 23때 현강듣다 조교 떨어지고 다시 듣는 중… 내적친밀감 맥스임
-
수능 끝나면 인강 강의 다 내리나요..?? 12월 초에 기숙 가는데 가서 몇개 볼 생각이라서..
-
시대인재 수학 7
쎈발점 및 수분감 step1 끝내고 갈 예정
-
이거 어캐함 ㅇㅅㅇ
-
이제 슬슬 국어 평가원과 사설은 퀄리티 느낌 차이가 다르다 나오네 15
그러지 마오.... 2019년도 2022년도 그러다가 수능때 대가리 깨진 것만...
-
생활관에서 동기랑 다같이 tv로 애니보려다가 수능 준비하는 동기 생각해서 조금만...
-
제목 그대로 문법백제 책 재미있어서 빨리 끝낼 수 있을 듯 하네요
-
80으로 알고 있었는데 제가 84점 맞고 무보정 2 떴어요 ㅜ 왜일까여 ,,
-
지금 정규서바랑 전국서바만 풀고 있어서 일주일에 두개정도만 풀고 있습니다. 실모를...
-
어렸을 때 부터 자연스레 속발음 하면서 책 읽는게 습관이 되어서 그런지 속발음을...
-
학교 기출 풀다가 ‘원시 지구의 대부분의 철은 철 이온 상태였다.‘ 라는 선지가...
-
가을이라 싱숭생숭하기도 하고 걍 빨리 끝났으면 하는 마음도 있고 불안감도 있고…....
-
이감에 시달리다가 친구 추천으로 상상 시작했는데 이감처럼 치사하고 중의적인 선지...
-
9덮 성적 2
화작 기하 사문 지1 보정 41311.. 국어 <- 이새키 진짜 죽여버리고 싶음...
-
겸양도 틀리고 시제도 틀리고? 겸양은 맞고 시제가 틀리고? 겸양은 틀리고 시제는 맞고?
-
내신 대비 때 울면서 풀었으면 7ㅐ추 ㅋㅋ
-
전체집합U를 정의할수없다는건 알고있는데 왜냐하면 러셀의 역설이 생기니까 하지만 왜...
-
제가 현재 고2인데 아직 미적은 모르고 고3기준 공통 1 ~ 2개정도 틀립니다....
-
프린트당 b4 1
프린트당에 제본하려고 보니까 b4 사이즈가 없는데 혿시 어디있는 지 아시는 분ㅜㅜ
-
이감 6-5 95점 9덮 94점 맞아서 좋아했는데 6-6 86점 나와서 조금 혼란스러움
-
5000부 판매돌파 지구과학 핵심모음자료를 소개합니다. (현재 오르비전자책 1위)...
-
부산대 근황 8
울학교가 갓반고가 아닌데 6.7등급이 부산대 문과감 (지역인재로)
-
내용도 넘 어렵고 정보량 폭탄… 미치겟어요 3단원만 버티면 뒤에는 좀 할만한가요
-
지금 고민중인 문제집이 마더텅,너기출,고2마더텅인데요 지금 김기현샘 2,3점 기출...
-
현역 고1,2때 1등급 놓쳐본적거의없고 언매 6,9평 원점수 88 92 나왔는데...
-
세종대왕릉 옴 1
킹갓세종대왕님 감사합니다
-
ㅋㅋㅋ;
-
아수라 총정리 0
4주차는 3주차보다 좀더 어렵네요
-
가 이감 홈페이지로 봤을때 5-3인가요, 6-3인가여
-
주ㄱㅕ줘..
-
언매에서 7점이 없어지는 병신이 여기있다네요~
-
저 이번에 2명 ㅋㅋ 한명은 6년 한명은 2년 둘다 제가 손절당한건데 한명은 이유...
-
수학 개ㅈ밥이라 쉬운거부터 쌓고시퍼요
-
계산 피지컬임 정석 수준 개념만 다 알고 계산 피지컬 좋으면 100분 안에...
-
언매 질문입니다 1
걷혀 이 단어음운의 개수가 6개인가요? 그렇다면 이유가 ㅕ 이 쪽에 반모음 때문인가요?
-
느낌이 뭐가 다른지 알거 같음 헤겔 브레턴 에이어 등등 고난도지문 보면 그냥 글...
-
보기문제 3번선지가 승리T 민철T 해설이 누가 맞는말인가요…? 승리T는 의...
-
이매진8권 왔다 3
오늘내일은 실모접고 이거해야지
-
상상 모고 0
히힛..하핫...헤헤
-
ㄹㅇ...
-
속발음으로 지문 읽는데요 속발음으로 읽을때 매끄럽게 지문을 읽는게 아니라 속에서...
밑에건 빼야 할 듯
물리2! 물리2! 물리2!
아님
.
물2컷 그만올려주십쇼
에빱이만 등신이라 그럴 일이 일어날 듯