[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.
-
진짜미친놈마냥잘하는데
-
내신을 4 5까지 박은 이상 나에게 다른 선택지는 없다 남은 1년 수능에 미친듯이...
-
퀴즈 1
전자기파에서 전기장과 자기장의 세기의 최댓값을 각각 E, B라고 할 때,...
-
6평 1, 9평 2초인데 1일1실모 어떻게생각하시나요? 실모 많이보면 평가원식...
-
집공은 확실이 어렵다 14
-
원래 어느정도 머리가 좋은데 공부안함:5등급—>2등급 이런경우는 꽤 있겠죠? 근데...
-
42 43 나오는데 1컷이 44… 멘탈 나가는데요
-
저 궁금한게 생겼는데 잠깐 얘기 가능하신분 있나요? 1
정시수학 관련해서요. . . 삐약이라서 정보얻을곳이 없어요 ㅠ
-
다들 어디간거야
-
동생 중간이라 얘네 학교 시험문제 어떻게 나오는지 3개년(6학기정도) 기출 봤는데...
-
왜냐하면 이제부터 기다림이 24시간을 기다릴 때마다 대라기를 존나 쎄게 내리쳐서 제...
-
11월부터는 휴강이고 2주정도 수업 남았는데 그냥 수능 전까지 가지 말까요 수능...
-
시즌1,2 있는데 현강 다닐 때 무료배포 해주셔서 받아놓고 유기함 1,2나 3,4나 차이없나요?
-
ㄹㅇㅋㅋ
-
식센모 파이널 0
식센모 파이널 화이트 1회 44 블랙 1회 41 진짜 식센모도 어렵긴 하네요….
-
2017학년도 수능 국어에 나오는 반추동물 소화, 반추위 산성증 배움 지금 중간고사...
-
ㄹㅇ로 그 악플러 새끼 근성 하나는 개쩔어서 본 받을 만함 88년생이나 되가지고...
-
본인은 이번에 여기까지 가면 딱 털고 끝낸다 어디임? 5
난 고대공
-
몇 점 정도 나오시나요
-
죽엇다고 들은거같은데 폭발원리를 물어버리네...
-
에휴
-
듣기도 평가원 중심으로 공부하는게 나음? 아니면 듣기는 쉬워서 아예 차이없나
-
이번 10모때는 영어 98 나왔는데 오늘 이명학 파이널 푸니까 74점 나오네요.....
-
맞짱까면 누가이김
-
수능이 가까워질수록 공부 더 열심히 할 줄 알았는데 반대로 공부하기가 더 싫어지는...
-
지금 강기분 듣고 있는데 넘어가면 국어 누구 듣는게 좋음??
-
내년 수능 ㄹㅇ 조댄듯 심지어 의대증원철회여파로 오히려 상위권 대학 정원은 줄어들지도 모르는데
-
딸딸이 7
-
영어 도표문제 정답을 1번으로 낸다면 오답률이 몇퍼정도 올라갈까 0
과연 궁금해진다
-
물2 현정훈 없으면 곤란한데 화2로?
-
내 친구가 위에 말한대로 런치고 싶다 햇는데 얼굴에 주먹 내리꽂을뻔 물리랑 미적...
-
2024 기출 중 가장 어려웠던 2문제 뽑아 봤어용! 시험시간은 90분이고 총 7문제입니다
-
실제 지원 저 이후로는 의미 없는 것 같아서 저기서 자름 전글 환장하는 진학사 그래프 참고
-
50일수학 질문 0
50일수학 3회독중인데 너무 오래걸려서 심각한데 현재 5번 풀어도 안풀리면 해설...
-
ㅇㅇ
-
배성민쌤처럼 여러풀이 말고 하나로만 풀어주는강사있을까요??
-
체한 것 같앙…
-
답은 좋은 남자랑 결혼하는 것 뿐인가..
-
체기가 가시지를 않네... 이정도면 이미 유럽에 도착하고도 남았을듯
-
윤사 사문 달린다 올해는 글렀다
-
투과목 뭐하지 9
시대라이브 현정훈끼고 물2 인강으로 지2 해볼까요
-
생윤 개념을 먼저끝내고 사문을 할지 개념 병행을 할지.. 뭐가 더 나을까요 최근...
-
참고로 의지박약이고 빡통임
-
이번 고2 10모로 내가 국어 왜 안나오는지 알아버림 0
여태껏 지문이랑 선지를 너무 과하게 해석하고 푸는 경우가 너무 많았음 그러니까 분명...
-
9모는 화작 100 (1) 기하 84 (3) 영어 4 정법 2컷 사문 2컷 이랬는데...
-
참… 혼자 정시 준비한답시고 고1부터 틈틈이 오르비 들락날락하면서 고군분투하던...
밑에건 빼야 할 듯
물리2! 물리2! 물리2!
아님
.
물2컷 그만올려주십쇼
에빱이만 등신이라 그럴 일이 일어날 듯