압력(P)-부피(V) 선도에서 이상기체가 그림과 같은 사이클로 작동한다… | [일반기계기사 필기] 20년 2회차 기출문제 상세 페이지
1[일반기계기사 필기] 20년 2회차
압력(P)-부피(V) 선도에서 이상기체가 그림과 같은 사이클로 작동한다고 할 때 한 사이클 동안 행한 일은 어떻게 나타내는가?
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해설
한 사이클의 일은 P-V 선도에서 사이클이 둘러싸는 넓이와 같고, 그림의 사이클은 밑변 (V2 − V1), 높이 (P2 − P1)인 직각삼각형이므로 (P2 − P1)(V2 − V1) / 2가 된다.
선도의 세 꼭짓점은 (V1, P1), (V1, P2), (V2, P1)이며, V1에 세워진 수직변은 체적 변화가 없어 일이 0이고 나머지 두 변이 각각 팽창·압축 과정이다.
일은 W = ∫PdV 이므로 닫힌 경로를 한 바퀴 돌면 두 과정의 일이 상쇄되고 남는 값이 곧 삼각형 넓이다.
W = ½ × (V2 − V1) × (P2 − P1)압력이나 체적을 더한 형태는 넓이(밑변 × 높이)를 만들지 못하므로 성립할 수 없다.
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