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이상기체 3mol이 500℃의 일정한 온도에서 1atm에서 0.2atm… | [금속재료기사 필기] 20년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[금속재료기사 필기] 20년 1회차
이상기체 3mol이 500℃의 일정한 온도에서 1atm에서 0.2atm 까지 가역적으로 팽창할 때, 기체가 하는 일의 양은 약 몇 J인가? (단, 기체상수는 8.314 J/K·mol 이다.)
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31030
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해설

기체가 하는 일의 양은 약 31030 J이다.

등온 가역 팽창에서 기체가 하는 일은
W=nRTln⁡VfVi=nRTln⁡PiPfW = nRT\ln\frac{V_f}{V_i} = nRT\ln\frac{P_i}{P_f}
로 구한다.

온도는 절대온도로 변환하여 T=500+273=773 KT = 500 + 273 = 773\text{ K}를 사용한다.
주어진 값을 대입하면
W=3×8.314×(500+273)×ln⁡10.2W = 3 \times 8.314 \times (500+273) \times \ln\frac{1}{0.2}
W=3×8.314×773×ln⁡5=24.942×773×1.609=19,265×1.609≈31,030 JW = 3 \times 8.314 \times 773 \times \ln 5 = 24.942 \times 773 \times 1.609 = 19,265 \times 1.609 \approx 31,030\text{ J}
이다.

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