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1[9급 지방직 고졸경채 물리] 23년 1회차

그림 (가), (나)는 단열된 실린더와 단열된 피스톤으로 둘러싸인 같은 양의 이상 기체가 열을 흡수하여 같은 양만큼 내부 에너지가 변하는 것을 나타낸 것이다. (가)에서는 피스톤이 고정되어 있고, (나)에서는 피스톤이 자유롭게 움직일 수 있다. (가)에서 기체가 흡수한 열은  $3Q_0$ 이고, (나)에서 기체가 외부에 한 일은  $Q_0$ 이다. (나)에서 기체가 흡수한 열은?

 $4Q_0$

 $5Q_0$

 $6Q_0$

 $7Q_0$

해설

(나)에서 기체가 흡수한 열은 $4Q_0$ 이다.

(가)는 부피가 일정해 기체가 한 일이 0이므로 흡수한 열이 모두 내부 에너지 증가가 된다.
$\Delta U = 3Q_0$

(나)도 내부 에너지 변화가 같으므로 열역학 제1법칙에 대입한다.
$Q = \Delta U + W = 3Q_0 + Q_0 = 4Q_0$

$5Q_0$ : 외부에 한 일을 두 번 더한 값이다.
$6Q_0$ : 내부 에너지 변화를 두 배로 잡은 값이다.
$7Q_0$ : 내부 에너지 변화와 일을 과도하게 더한 값으로 제1법칙과 맞지 않는다.

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