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1[7급 국가직 물리학개론] 22년 1회차

그림은 카르노(Carnot) 기관의 순환 과정을 압력-부피 그래프로 나타낸 것이다. A→B와 C→D는 등온 과정이고, B→C와 D→A는 가역적 단열 과정이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면?

ㄱ. A→B 과정에서 흡수한 열량은 C→D 과정에서 방출한 열량과 같다.
ㄴ. A→B 과정에서 엔트로피 증가량은 C→D 과정에서 엔트로피 감소량과 같다.
ㄷ. 1 순환 과정에서  $\frac{V_{\mathrm{B}}}{V_{\mathrm{A}}}=\frac{V_{\mathrm{C}}}{V_{\mathrm{D}}}$ 이다.

ㄴ

ㄱ, ㄴ

ㄱ, ㄷ

ㄴ, ㄷ

해설

옳은 것은 ㄴ, ㄷ이다.
A→B는 고온 등온 팽창으로 열  $Q_H$ 를 흡수하고, C→D는 저온 등온 압축으로 열  $Q_C$ 를 방출한다. 가역 순환이므로  $\dfrac{Q_H}{T_H}=\dfrac{Q_C}{T_C}$ 이다.
ㄱ(틀림): 한 순환 동안 외부에 한 일  $W=Q_H-Q_C\gt 0$ 이므로 흡수한 열량이 방출한 열량보다 크다.
ㄴ(옳음): 한 순환의 엔트로피 변화는 0이고 가역 단열 과정은 엔트로피 변화가 없으므로 두 등온 과정의 증가량과 감소량이 같다.
ㄷ(옳음): 단열 과정  $T_HV_B^{\gamma-1}=T_CV_C^{\gamma-1}$ ,  $T_HV_A^{\gamma-1}=T_CV_D^{\gamma-1}$ 을 나누면  $\dfrac{V_B}{V_A}=\dfrac{V_C}{V_D}$ 이다.

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