그림은 단열된 실린더에 일정량의 이상기체가 들어 있고 추가 놓여 있는 … | [9급 지방직 고졸경채 물리] 19년 1회차 기출문제 상세 페이지

그림은 단열된 실린더에 일정량의 이상기체가 들어 있고 추가 놓여 있는 단열된 피스톤이 정지해 있는 모습을 나타낸 것이며, 이상기체의 온도와 외부의 온도는 각각 $T_1$과 $T_2$이다. 추를 제거하였더니 피스톤은 천천히 움직이다가 멈추었고 이상기체의 온도와 외부의 온도는 $T_2$로 같아졌다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면? (단, 이상기체의 누출은 없고 대기압은 일정하며, 실린더와 피스톤 사이의 마찰은 무시한다)

ㄱ. $T_1 > T_2$이다.
ㄴ. 피스톤이 움직이는 동안 이상기체의 압력은 증가한다.
ㄷ. 이상기체가 한 일은 이상기체의 내부에너지 감소량과 같다.

ㄱ

ㄴ

ㄱ, ㄷ

ㄴ, ㄷ

추를 제거하면 기체가 단열 팽창하므로 ㄱ과 ㄷ이 옳다.
단열 과정에서는 $Q = 0$이므로 $Q = \Delta U + W$에서 $W = -\Delta U$이다. 기체가 외부에 일을 한 만큼 내부에너지가 줄어 온도가 내려가 $T_2$가 되었으므로 $T_1 > T_2$이다.
ㄱ: 단열 팽창으로 온도가 내려갔으므로 처음 온도가 더 높다.
ㄴ: 추가 없어지며 피스톤을 누르는 압력이 줄어 기체의 압력은 감소한다.
ㄷ: 열 출입이 없으므로 기체가 한 일은 내부에너지 감소량과 같다.