2017년09월23일 36번

[기계열역학]
압력 1N/cm², 체적 0.5m³인 기체 1kg을 가역과정으로 압축하여 압력이 2N/cm², 체적이 0.3m³로 변화되었다. 이 과정이 압력-체적(P-V)선도에서 선형적으로 변화되었다면 이 때 외부로부터 받은 일은 약 몇 Nㆍm인가?

① 2000
② 3000
③ 4000
④ 5000

(정답률: 36%)

문제 해설

가역과정에서 외부로부터 받은 일은 P-V 선도에서 해당 곡선 아래 면적과 같다. 이 과정이 선형적으로 변화하므로, 면적은 직사각형의 넓이로 계산할 수 있다.

면적 = (2N/cm² - 1N/cm²) × 0.5m³ = 0.5Nㆍm

면적 = (2N/cm² - 1N/cm²) × 0.3m³ = 0.3Nㆍm

따라서 외부로부터 받은 일은 면적의 차이인 0.2Nㆍm이다.

하지만 단위를 Nㆍm에서 Joule로 변환해야 한다.

1 Joule = 1 Nㆍm

따라서 외부로부터 받은 일은 0.2 Joule이다.

하지만 문제에서 답을 구할 때는 단위를 Nㆍm으로 표기하라고 했으므로, 0.2 × 1000 = 200 Nㆍm이다.

따라서 정답은 "2000"이 아니라 "3000"이다.

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