2016년 에너지관리기사 1회차 22번

Question

피스톤과 실린더로 구성된 밀폐된 용기 내에 일정한 질량의 이상기체가 차 있다. 초기상태의 압력은 2\ \mathrm{atm} , 체적은 0.5\ \mathrm{m^3} 이다. 이 시스템의 온도가 일정하게 유지되면서 팽창하여 압력이 1\ \mathrm{atm} 이 되었다. 이 과정 동안에 시스템이 한 일은 몇 \mathrm{kJ} 인가?

Accepted Answer

이 문제는 등온 과정에서 이상기체가 한 일을 구하는 문제입니다. 등온 과정에서는 온도 변화가 없으므로 이상기체 상태 방정식($PV=nRT$)에 따라 압력과 부피의 곱($PV$)이 일정하게 유지됩니다. 따라서 초기 압력과 부피의 곱($P_1V_1$)은 나중 압력과 부피의 곱($P_2V_2$)과 같습니다. 등온 과정에서 기체가 한 일은 $W = P_1V_1 \ln(V_2/V_1)$ 또는 $W = P_1V_1 \ln(P_1/P_2)$로 계산됩니다. 초기 압력 $P_1 = 2\ \mathrm{atm}$, 초기 부피 $V_1 = 0.5\ \mathrm{m^3}$이고, 나중 압력 $P_2 = 1\ \mathrm{atm}$입니다. 등온 과정이므로 $P_1V_1 = P_2V_2$가 성립하여 $2\ \mathrm{atm} 	imes 0.5\ \mathrm{m^3} = 1\ \mathrm{atm} 	imes V_2$이므로 $V_2 = 1.0\ \mathrm{m^3}$이 됩니다. 따라서 기체가 한

2016년 에너지관리기사 1회차 22번 - 기출문제 및 해설

문제 1