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1[화공기사 필기] 19년 2회차
아르곤(Ar)을 가역적으로 70℃에서 150℃로 단열팽창 시켰을 때 이 기체가 한 일의 크기는 약 몇 cal/mol 인가? (단, 아르곤은 이상기체이며, , 기체상수 R=1.987cal/molk이다.)
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240
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300
3
360
4
400
해설
단열과정에서 기체가 한 일의 크기는 내부에너지 변화량과 같아 약 240cal/mol이다.
단열이므로 Q = 0 이고 ΔU = −W, 즉 |W| = |CvΔT| 이다. 주어진 Cp = (5/2)R 에서 이상기체의 마이어 관계 Cv = Cp − R 을 쓰면 Cv = (5/2)R − R = (3/2)R 이 된다.
Cv = 1.5 × 1.987 = 2.981cal/mol·K
|ΔT| = |150 − 70| = 80K
|W| = 2.981 × 80 = 238.4 ≒ 240cal/mol여기서 Cv 대신 Cp = (5/2)R 을 그대로 넣으면 2.5 × 1.987 × 80 = 397cal/mol 이 나와 400 근처의 값으로 빠진다. 단열과정의 일은 반드시 Cv로 계산해야 한다.
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