열 문제 - #15

열문제는 3대 천황공식을 기억해야 한다.
하나는 열효율 공식(e=W/Q1)이고,
다른 하나는 내부에너지 공식이다.
dU=dQ-dW
마지막 하나는 내부에너지는 온도에 비례한다는 사실이다.

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이 점을 염두에 두고, 
ㄱ설명: 열은 방출되었는데, 부피 변화는 없다. 즉 dW=0이다. dQ<0이다. 따라서 dU <0이다. 따라서 dT <0 이다. 온도가 내려갔다는 의미다. 틀린 해설이다.

ㄴ설명: AB과정은 dU=dQ-dW에서 등온이기 때문에 0 = Q1-dW. 즉 한 일과 열량은 같다.

즉 위 그림과 같다. Q1 = Wab이다.

그런데, P0*(V2-V1)은 위 그림에서 빨간색 선으로 된 도형의 면적이다.
따라서 P0*(P2-V1)=Q1이 아니라 P0*(P2-V1) >Q1이다. 즉 틀린 설명이다.

BC과정을 보자. dU = dQ - dW에서 dQ=-Q2이다. V변화가 없기 때문에 dW=0이다.
따라서 dU = -Q2이다.


CA과정을 보자. dU = dQ - dW에서 dQ=0이다. dU = -dW이다.
그런데,
한 사이클이 다 돌았을 때 dU = 0이어야 한다.

AB과정에서 dU=0
BC과정에선 dU=-Q2
CA과정에선 dU=-dW이다.
즉, -Q2-dW=0이다. Q2 = -dW 이고 이것은 CA과정이기 때문에,  아래 그림처럼 된다.

그래서 W는 Q1 면적에서 Q2면적을 뺀 부분이 된다.
즉, ㄷ 설명은 맞다.
답은, (2)

열문제는 dU = dQ-dW만 알면 다 풀 수 있다.