그림은 닫힌계에서 이상기체의 내부에너지(U) 변화를 나타낸 것이다. 정… | [7급 국가직 화공열역학] 23년 1회차 기출문제 상세 페이지

그림은 닫힌계에서 이상기체의 내부에너지($U$) 변화를 나타낸 것이다. 정압 열용량 $C_P$와 정적 열용량 $C_V$는 온도에 무관하다고 가정할 때, 역학적으로 가역인 각 과정(과정 1 ～ 3)에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면? (단, $V$는 부피이고, $Q_i$는 과정 $i$에서 계로 전달되는 열이다. $U_1$에 대한 온도는 $T_1$이고, $U_2$에 대한 온도는 $T_2$이다)

ㄱ. 과정 1과 과정 2에서 이 기체의 내부에너지 변화는 모두 $C_V(T_2-T_1)$으로 같다.
ㄴ. 과정 3에서 이 기체의 엔탈피 변화는 내부에너지 변화보다 크다.
ㄷ. $Q_1 > Q_2$이다.

ㄱ

ㄱ, ㄴ

ㄱ, ㄷ

ㄴ, ㄷ

옳은 것은 ㄱ뿐이다.
이상기체의 내부에너지는 온도만의 함수이므로 같은 $U_1\to U_2$ 변화를 하는 과정 1과 2의 $\Delta U$는 모두 $C_V(T_2-T_1)$이다.
과정 1은 부피가 일정해 $Q_1=\Delta U$이고, 과정 2는 부피가 늘어 계가 일을 하므로 $Q_2=\Delta U+W\gt Q_1$이다.
ㄴ: 과정 3은 $U$가 일정하므로 온도가 일정하고, $\Delta H=C_P\Delta T=0=\Delta U$라 엔탈피 변화가 더 크지 않다.
ㄷ: 팽창 일만큼 과정 2의 열이 더 크므로 $Q_1\gt Q_2$는 틀리다.