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1[변리사 1차] 22년 1회차
절대 온도 T0에 있던 1몰의 단원자 분자 이상 기체에 열을 가했더니, 기체가 동압 팽창을 하여 온도 2T0 인 상태가 되었다. 이 과정에서 기체에 공급된 열량은? (단, R는 기체 상수이다.)
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해설

압력이 일정한 채 온도가 두 배가 되었으므로 공급된 열량은 정압 몰비열로 계산해 52RT0\dfrac{5}{2}RT_0이다.

단원자 분자 이상 기체의 정압 몰비열은 Cp=Cv+R=32R+R=52RC_p=C_v+R=\dfrac{3}{2}R+R=\dfrac{5}{2}R이다.

1몰이 T0T_0에서 2T02T_0로 변했으므로 ΔT=T0\Delta T=T_0이고
Q=nCpΔT=1×52R×T0=52RT0Q=nC_p\Delta T=1\times\dfrac{5}{2}R\times T_0=\dfrac{5}{2}RT_0

이 중 내부 에너지 증가는 32RT0\dfrac{3}{2}RT_0, 기체가 한 일은 PΔV=RΔT=RT0P\Delta V=R\Delta T=RT_0로, 두 값의 합이 공급 열량과 같다.

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