정*상

안녕하세요.

굉장히 좋은 질문입니다.

그리고 이런 세세한 부분이
열역학에서 가장 어렵게 느껴지는 부분입니다.

열역학을 어느 정도 공부했다고 생각하는 사람들이
이런 부분에서 한번 더 벽을 느끼게 되는데
알고 보면 사실 별 거 아닌 내용입니다.

먼저 결론을 말씀드리자면,
푸는 사람 마음대로 풀면 됩니다.
(혹은 문제에서 풀라고 하는대로 풀면 됩니다.)

일단, 비열이라고 하는 상태량은
온도에 따라 값이 변하게 됩니다.

비열이 단위 질량의 시스템을
1˚C씩 올리기 위해 필요한 열량이기 때문에

상온(300K)의 물의 온도를 1K 올리는 것과
뜨거운 물(400K)의 온도를 1K 올리는 것은
분명히 다른 에너지가 필요하게 될 겁니다.

그래서 정압비열을 구하기 위해서는
현재 시스템이 가지고 있는 온도가 얼마인지를 아는 것이 굉장히 중요합니다.

위의 문제의 경우 조금 고난이도인데
그 이유는
1)시스템이 섞이는 과정
2)온도변화가 많이 생기는 과정
이기 때문에

온도에 따라 값이 변하는 정압비열값을
어떻게 설정해줘야 하는지 굉장히 헷갈릴 수 있기 때문입니다.

그래서 보통 이런 문제의 경우
- 문제에서 정압비열 값을 주거나
- 아니면 어떤 온도에서의 정압비열을 사용하라고 알려주거나
- 혹은 아무것도 정해져있지 않은 상태에서 푸는 사람이 스스로 가정해야 하는
경우가 발생합니다.

강의에서 푼 문제의 경우,
문제에서 어떠한 지침도 없었기 때문에
제가 가정해서 문제를 풀었습니다.

(질문 1)과 같이 빠른 시간 내에서 기체가 섞이는 경우
두 기체의 온도의 중간값을 이용해서 비열을 구했고,

(질문 2)와 같이 온도변화가 있다고 하더라도
실제 기체가 상온 근처에서
온도변화에 따른 비열값의 변화가 그리 크지 않다는 것을 참고하여
상온에서의 비열값을 이용했습니다.

실제로 시험에 이러한 문제가 나온다면,
문제에서 제공되는 정보가 있는지를 잘 참고하시고
만약 없다면
풀이에 반드시 어떠한 가정을 통해 비열값을 정했는지 명시해준다면
좋은 점수를 받으실 수 있으실 겁니다.

좋은 질문 감사합니다.

이런 질문을 하시는 것을 보니
꽤나 열역학을 잘 아시는 분 같습니다.

앞으로 많은 연습문제를 답을 보지 않고 풀어봄으로써
시험에 잘 대비할 수 있기를 바랍니다. 

이전에 있었던 답변도 같이 첨부하니
꼭 읽어보세요.

감사합니다.

https://godjunpyo.com/열역학/?mod=document&uid=263
https://godjunpyo.com/열역학/?mod=document&uid=229
https://godjunpyo.com/열역학적-상태량엔탈피을-구할-때-언제-상태량표를/ 

https://godjunpyo.com/rigid-tank에서의-water-상태량-구하기-이상기체방정식-비열-정/ 

• 2022-05-28
• 2024-12-12 수정