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1[공조냉동기계기사 필기] 19년 2회차

Van der Waals 상태 방적식은 다음과 같이 나타낸다. 이 식에서  $\dfrac{a}{v^{2}}$ , b는 각각 무엇을 의미하는 것인가? (단, P는 압력, v는 비체적, R은 기체상수, T는 온도를 나타낸다.)
 $\left(P+\dfrac{a}{v^{2}}\right)\times(v-b)=RT$

분자간의 작용 인력, 분자 내부 에너지

분자간의 작용 인력, 기체 분자들이 차지하는 체적

분자간의 질량, 분자 내부 에너지

분자 자체의 질량, 기체 분자들이 차지하는 체적

해설

그림의 식은  $\left(P + \dfrac{a}{v^2}\right)(v - b) = RT$  로, 이상기체 상태식  $Pv = RT$  의 압력항과 비체적항을 각각 보정한 형태다. 물음의 대상은 압력에 더해지는  $\dfrac{a}{v^2}$  항과 비체적에서 빼는  $b$  다.
 $\dfrac{a}{v^2}$  는 실제 기체 분자들 사이에 작용하는 인력(응집력)을 반영한 항이다. 이 인력 때문에 벽에 부딪히는 분자의 운동량이 줄어 측정 압력이 이상기체보다 낮아지므로, 그만큼을 더해 되돌려 준다.
 $b$  는 분자를 크기 없는 점이 아니라 부피를 가진 입자로 볼 때 기체 분자 자체가 차지하는 체적이다. 분자가 실제로 돌아다닐 수 있는 공간은  $v$  에서  $b$  만큼 줄어들기 때문에 빼 준다.

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