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1[국회직 9급 기계일반] 18년 1회차

기체가 들어있는 밀폐(또는 닫힌) 시스템(closed system)의 체적이 0.2 m³이다. 이 시스템의 내, 외부 압력을 모두 100 kPa 로 일정하게 유지한 상태에서 시스템에 30 kJ 의 열에너지를 가하여 체적을 0.4 m³으로 변화시켰다. 이 과정을 통해 시스템의 에너지는 몇 kJ 증가하게 되는가?

해설

시스템의 에너지는 10 kJ 증가한다.
압력이 일정하므로 시스템이 외부에 한 일은 압력과 체적 변화의 곱이다. 단위는  $\mathrm{kPa\cdot m^3}=\mathrm{kJ}$  이다.
 $W=P\Delta V=100\times(0.4-0.2)=20\ \mathrm{kJ}$ 
열역학 제1법칙에서 가한 열 중 일로 나간 몫을 뺀 나머지가 시스템에 남는다.
 $\Delta U=Q-W=30-20=10\ \mathrm{kJ}$ 
값 30: 팽창 일을 빼지 않고 가한 열을 그대로 쓴 경우이다.
값 20: 시스템이 외부에 한 일 자체이다.
값 50: 팽창 일을 빼지 않고 더한 경우이다.

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