열 문제 - #11

ㄱ. 맞다. 온도가 변하지 않았기 때문에 내부에너지 증가가 없다. dU = Q-W에서 dU=0이기 때문에 Q=W이다. 받은 열과 외부에 한 일은 정확히 같다.

ㄴ,ㄷ. AB 과정에서 기체가 흡수하는 열량은 Q1이다. 기체가 외부에 한 일은 Q1이다. BC 과정에서 기체가 방출하는 열량은 Q2이다. 기체가 외부에 한 일은 0이다. CA 과정에서 기체가 흡수 또는 방출하는 열량은 Q3이다. 기체가 외부로부터 받은 일은 W이다. ABCA 과정에서 기체가 흡수하는 열량을 더하고, 기체가 방출하는 열량을 빼고, 기체가 외부로부터 받은 일을 더하고, 기체가 한 일을 뺀 값은 0이다.

CA 과정에서 기체가 열을 흡수한다고 가정하자.

Q1-Q1-Q2+0+Q3+W=0

-Q2+Q3+W=0

이때 W>Q2이므로 본 가정은 모순이다. 따라서 CA 과정에서 기체는 열을 방출한다. ㄷ은 옳다.

Q1-Q1-Q2+0-Q3+W=0

-Q2-Q3+W=0

W=Q2+Q3

이때 기체가 외부에 한 일 또는 외부로부터 받은 일은 그래프의 넓이와 같다.

Q1>W=Q2+Q3이므로

ㄴ은 옳다.

답은 (5)