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1[7급 국가직 화공열역학] 24년 1회차
닫힌계에서 물질의 상태가 경로 a−c−ba-c-b를 따라서 변화할 때, 100 J의 열이 계로 유입되고 계는 50 J의 일을 수행한다. 동일한 닫힌계에서 경로 a−d−ba-d-b를 따라서 수행한 일이 10 J일 때, 계로 유입되는 열[J]은? (단, PP는 압력, VV는 부피이다)

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해설

경로 a-d-b 로 계에 유입되는 열은 60 J이다.

내부에너지는 상태함수이므로 두 경로의 ΔU\Delta U가 같다. 제1법칙 ΔU=Q−W\Delta U=Q-W에서 a-c-b 경로는 ΔU=100−50=50 J\Delta U=100-50=50\ \mathrm{J}이다.

a-d-b 경로는 Q=ΔU+W=50+10=60 JQ=\Delta U+W=50+10=60\ \mathrm{J}이다.

  • 40 J: 내부에너지 변화에서 일을 뺀 값으로, 계가 한 일의 부호를 거꾸로 적용한 결과다.
  • 50 J: 내부에너지 변화만 취하고 이 경로에서 계가 한 일을 더하지 않은 값이다.
  • 110 J: 첫 경로의 열에 일을 더한 값으로, 경로가 바뀌면 열이 달라진다는 점을 무시했다.

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