제목 | 답변완료 Serawy 대학 물리학 / 열역학 제 1 법칙 / 542p / 예제 17.5 | ||
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질문유형 | 강좌내용 | 교수님 | 이정욱 |
과목 | 일반물리학 | 강좌명 | |
작성자 | 홍*진 (s***********8) | 등록일 | 2023-02-08 19:01 |
첨부파일 | |||
안녕하세요 교수님! 수업 잘 듣고 있습니다. 예제 17.5번에 대한 제 이해가 맞는지 여쭤보고 싶어 질문 드립니다. 이 문제는 총 세가지 과정으로 진행됩니다. 1. 피스톤을 급격히 아래로 눌러 원통 내의 기체를 압축한다. 2. 기체의 온도가 얼음물 통의 온도와 같아질 때 피스톤은 앞 과정의 나중 위치가 된다. 3. 피스톤은 매우 느리게 원위치로 돌아온다. 해설지에선 이 세가지 과정이 단열 압축, 등적 과정, 등온 팽창에 대응된다고 나와있습니다.
(1) 첫번째로 궁금한 것은 앞에 세가지 과정 중에 등적 부분이 어디에 해당하는지입니다. 피스톤을 급격히 아래로 누르는 것이 단열 압축 과정이고, 온도가 같아질 때 원위치로 돌아오는 것이 등온 팽창인 것은 알겠지만 부피를 고정한다거나 하는 말이 없는데 등적 과정이 어느부분에서 이뤄지고 있는 것인지 잘 모르겠습니다ㅠ
(2) 두번째로 그냥 그런갑다하고 등적 과정이라고 생각하고 문제를 풀어봤을 때, 저는 각각 과정에 대해서 이렇게 이해했습니다. 1. 단열 압축 과정 : 기체가 일을 받아서 내부 에너지 증가 (압력 증가, 부피 감소, 온도 증가) 2. 등적 과정 : 차가운 얼음물로 열을 방출하고 내부 에너지 감소 (압력 감소, 온도 감소) 3. 등온 팽창 : 외부로부터 열을 받아서 기체가 외부에 일을 함 (압력 감소, 부피 증가) 세번째 등온 팽창 과정에서 외부로부터 열 에너지를 공급 받아야 할텐데, 어떻게 공급을 받는건지 잘 모르겠습니다. 등적 과정에서 이미 외부 얼음물에 열을 방출하고 열평형을 이룬 상태가 아닌가요?? 그럼 등온 과정에선 주변과 온도가 같으니 열에너지의 알짜 이동이 없다고 알고 있는데, 어디서 열에너지를 공급 받는지 잘 모르겠습니다.
(3) 세번째로 궁금한 것은 문제와 별개입니다. 등압 과정에서 부피가 증가한다거나 감소할 때의 상황에서, 부피가 변한다는 것은 압력의 변화가 생겨서 아닌가요?? 실린더의 피스톤이 평형을 이루고 있는 상태라면 기체의 압력이 대기압과 같아야 할 것이고, 여기서 부피가 변하려면 압력이 증가하거나 감소해서 알짜힘이 발생해 피스톤이 움직이는 것 아닌가요..? 매번 등압 과정 예시로 나와있는 실린더 예시를 보면 피스톤이 위에 모래주머니나 무게추 같은 것이 올려져있는 그림을 많이 보곤 했는데 이것이 어떻게 등압 과정의 예시가 될 수 있는지 궁금합니다!!! 답변 완료된 질문과 답변은 수정 및 삭제가 불가합니다. |
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네~ 죄송합니다만…제가 수업시간에 사용중인 교재와 버젼이 다른 듯 한데, 문항 번호가 맞는지 다시 확인 바랍니다.
강의에서 다루지 않은 내용과 문항에 대해서는 질의 응답이 불가할 수 있다는 점을 미리 말씀 드립니다.
우선, 제시된 상황에서 단열 압축 과정에서 충분히 크게 압력을 증가시켜..더이상 압축되지 않을 수 있는 상황까지 가정한 것으로 보입니다.
실제 기체는 부피를 공간에 대해 부피를 갖기 때문에 가능한 일이라고 보이며..이는 문제를 위한 상황이라고 보입니다.
다음, 등온과정은 압력과 부피가 매우 천천히 변하는 과정으로 이해하는데..
등적 과정 중 기체 내부의 압력이 외부 압력보다 작아지게 되면..기체가 피스톤에 일을 하게 되고, 이로 인해 약간의 온도가 감소하면..얼음물로부터 약간의 에너지를 공급받는 과정으로 이해하시면 됩니다.
끝으로, 열역학적 과정을 분석하기 위해서는…준정적 과정…즉 순간순간 역학적 평형 상태를 가정합니다. 그래야 압력과 온도, 부피를 잘 정의할 수 있고, 열역학적인 분석을 할 수 있기 때문입니다. 그래서, 피스톤에 마찰이 작용하지 않은 경우, 외부 힘에 의한 압력과 내부 기체에 의한 압력은 순간순간 평형 상태라는 가정을 해서 PV 도표를 그릴 수 있는 것입니다.
- 2023-02-16
- 2024-12-12 수정