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이상기체의 단열과정에서 온도와 압력에 관계된 식이다. 옳게 나타낸 것은… | [화공기사 필기] 15년 2회차 기출문제 상세 페이지

1[화공기사 필기] 15년 2회차

이상기체의 단열과정에서 온도와 압력에 관계된 식이다. 옳게 나타낸 것은? (단, 열용량비 γ=CPCV\gamma = \dfrac{C_P}{C_V} 이다.)

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해설

이상기체의 가역 단열과정에서는 TP(1γ)/γTP^{(1-\gamma)/\gamma} 가 일정하므로 T2T1=(P2P1)γ1γ\dfrac{T_2}{T_1} = \left(\dfrac{P_2}{P_1}\right)^{\frac{\gamma-1}{\gamma}} 가 옳다.

유도는 단열 기본식 PVγ=일정PV^{\gamma} = \text{일정} 에 상태식 V=RT/PV = RT/P 를 넣는 것이다.
P(RTP)γ=일정P\left(\dfrac{RT}{P}\right)^{\gamma} = \text{일정}
P1γTγ=일정P^{1-\gamma}T^{\gamma} = \text{일정}
양변을 1/γ1/\gamma 제곱하면 TP(γ1)/γT \propto P^{(\gamma-1)/\gamma} 가 된다.

지수를 γ\gamma 로 쓴 형태는 압력-부피 관계의 지수를 온도-압력 관계에 잘못 옮긴 것이고, 로그를 씌운 형태나 지수가 1인 단순비례 형태는 단열조건과 무관하다. 열용량비는 1보다 크므로 지수 (γ1)/γ(\gamma-1)/\gamma 는 0과 1 사이 값이라는 점도 확인 포인트다.

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