변리사 1차(3교시) 기출문제·모의고사·오답노트·자동채점

2013년02월23일 16번

[자연과학개론]
일정한 외부압력에서 그림과 같은 단열 장치에 이상기체가 들어 있다.

고정 장치를 풀었더니 이상기체가 팽창하여 피스톤이 오른쪽으로 이동하였다. 이 과정에서 이상기체의 w, △T, △S, △U, △G로 옳은 것은? (단, 피스톤의 질량과 마찰은 무시한다. w는 이상기체가 한 일, T는 절대 온도, S는 엔트로피, U는 내부 에너지, G는 깁스 자유 에너지이다.)

  • ① w = 0
  • ② △T = 0
  • ③ △S < 0
  • ④ △U < 0
  • △G > 0
(정답률: 알수없음)

문제 해설

외부압력이 일정하므로 이상기체의 부피가 증가하면서 일을 하게 된다. 따라서 w는 0보다 크다. 팽창 과정에서 온도가 변하지 않았으므로 △T는 0이다. 엔트로피는 증가하므로 △S는 양수이다. 부피가 증가하면서 내부 에너지는 감소하므로 △U는 음수이다. 깁스 자유 에너지는 △G = △H - T△S 이므로, 온도가 변하지 않았으므로 △G는 △H와 같이 양수이다. 따라서 정답은 "△U < 0"이다. 이유는 부피가 증가하면서 내부 에너지가 감소했기 때문이다.
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