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이상기체의 내부에너지에 대하여 설명한 것 중 맞는 것은? | [가스기능장 필기] 03년 2회차 기출문제 상세 페이지

1[가스기능장 필기] 03년 2회차
이상기체의 내부에너지에 대하여 설명한 것 중 맞는 것은?
1
내부에너지는 온도만의 함수가 아니고 부피변화시 변화한다.
2
온도만의 함수로서 (əU/əV)T = 0 이다.
3
외부로부터 가하는 열량이 그 계의 내부에너지만을 증가시킬 때는 온도가 일정하다.
4
계의 온도가 일정할 때 외부에서 가해진 일은 모두 외부에 대한 일로 사용할 수 있다.
해설

이상기체의 내부에너지는 온도만의 함수이며 부피와는 무관하다는 것이 옳은 설명이다. 이는 (∂U∂V)T=0\left(\dfrac{\partial U}{\partial V}\right)_T = 0로 표현된다.

분자간 상호작용이 없는 이상기체는 등온에서 부피가 변해도 내부에너지가 변하지 않으므로 위 편미분값이 항상 0이 된다.

  • 내부에너지가 부피에 따라 변한다는 설명은 실제기체의 성질이며 이상기체에는 해당하지 않는다.
  • 가해준 열량이 내부에너지만을 증가시키면 dU=nCv dTdU=nC_v\,dT에 따라 온도는 오히려 상승하므로, 온도가 일정하다는 설명은 맞지 않는다.
  • 온도가 일정한 과정에서 모두 외부에 대한 일로 나타나는 것은 가해준 ‘열’이다. ‘외부에서 가해진 일’이 모두 외부에 대한 일이 된다고 한 설명은 열과 일을 뒤바꾼 서술이라 옳지 않다.

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