정답 및 해설	Ⅰ- 2

열역학

1. [출제의도] 열역학 법칙 자료 분석 및 해석하기

b에서 C의 압력은 [eqn: 2P] 이다. A와 C는 단열 과정으로 상태가 변하므로 A와 C의 내부 에너지의 증가량은 B가 한 일 [eqn: {3} over {2} PV] 와 같다.

①

2. [출제의도] 열기관의 열효율 적용하기

A에서 [eqn: ㉠=200-150=50( rm kJ)]이고 열기관의 열효율은 [eqn: {200-150} over {200} =0.25]이며, B에서 [eqn: 0.25= {30} over {㉡}]이다. 따라서 ㉠은 50 kJ, ㉡은 120 kJ이다.

②

3. ㄴ. 기체는 한 번 순환하는 동안 150 [eqn: rmJ]의 열량을 흡수하고 120 [eqn: rmJ]의 열량을 방출하였으므로 30 [eqn: rmJ]의 일을 하였다.

ㄷ. 열기관은 150 [eqn: rmJ]의 열량을 흡수하여 30[eqn: rmJ]의 일을 하였으므로 열기관의 열효율은 [eqn: {30 rm ``J it} over {150`` rm J it} =0.2]이다.                                       정답 ④

[오답피하기] ㄱ. B → C 과정에서 기체의 부피는 증가하므로 기체가 한 일은 0이 아니다.

4.  열기관 자료 분석 및 해석하기

ㄱ. 고열원에서 열기관이 흡수한 열은 (열기관이 한 일+열기관이 저열원으로 방출한 열)이다. A가 고열원에서 흡수한 열은 20kJ이다. 따라서 A의 열효율은 [eqn: {8 rm kJ it} over {20 rm kJ it}]=[eqn: {2} over {5}]이다. ㄴ. 열효율은 A가 B의 2배이므로 B의 열효율은 [eqn: {1} over {5}]이다. 따라서 [eqn: {W _{0} it} over {W _{0} +8 rm kJ it}]=[eqn: {1} over {5}]이므로 [eqn: W _{0}]=2kJ이다. ㄷ. A가 고열원에서 흡수한 열은 20kJ, B가 고열원에서 흡수한 열은 10kJ이다.

⑤

5. 열역학 과정 결론 도출 및 평가하기

ㄱ. (가) → (나) 과정에서 A의 부피가 증가하므로 A는 외부에 일을 한다. ㄴ. 기체에 공급한 열은 기체의 내부 에너지 증가량과 기체가 한 일의 합과 같다. (나) → (다) 과정에서 기체는 외부에 일을 하지 않으므로 A에 공급한 열량 [eqn: Q]는 A의 내부 에너지 증가량과 같다. ㄷ. 기체의 압력이 같을 때 기체의 부피가 클수록 기체의 온도가 크다. 따라서 A의 온도는 (다)에서가 (가)에서보다 크다.

③

6. 열역학 과정을 이해한다.

이상 기체의 절대 온도는 내부 에너지에 비례한다. 이상 기체의 내부 에너지는 등압 팽창 과정에서 증가하고 단열 팽창 과정에서 감소한다.

④

7. 열기관의 열효율을 이해한다.

열역학 제1법칙에 따라 고열원에서 흡수한 열은 열기관이 한 일([eqn: W``])과 저열원으로 방출한 열([eqn: Q`])의 합과 같으므로 이 열기관의 열효율은 [eqn: {W} over {Q``+W}]이다.

③

8. 이상 기체의 단열 압축 과정 이해하기

ㄱ. 실린더와 피스톤이 단열되어 외부와 열 출입이 없는 단열 압축 과정이므로 기체의 압력은 증가한다.

[오답풀이] ㄴ. 단열 압축 과정에서 기체가 외부로부터 받은 일은 기체의 내부 에너지를 증가시킨다.

ㄷ. 부피가 감소하고 있으므로 기체는

외부로부터 일을 받는다.

①

9. 열역학 제1법칙 이해하기

ㄱ, ㄴ, ㄷ. 등압 팽창은 기체가 외부로부터 열을 받아 외부에 일을 하고, 기체의 온도와 내부 에너지가 증가하는 과정이다.

⑤

10. 열기관 이해하기

ㄱ. 열기관은 열에너지를 일로 전환하는 장치이다.

ㄴ. [eqn: W=3Q-2Q=Q] 이다.

ㄷ. 열효율은 공급된 열에너지 중에서 일로 전환되는 에너지의 비율이다. 따라서 [eqn: {W} over {3Q} = {Q} over {3Q} = {1} over {3}]이다.

⑤

11. ㄱ. A → B 과정은 등적 과정으로, 압력이 증가하고 기체의 온도가 상승하므로 기체는 열을 흡수한다.

ㄴ. B → C 과정에서 기체의 부피가 증가하므로 기체는 외부에 일을 한다.

ㄷ. 기체의 온도는 C에서가 A에서보다 높고, 기체의 내부 에너지는 기체의 온도에 비례하므로 C에서가 A에서보다 크다.

⑤

12.  열기관의 열효율을 이해한다.

[eqn: e = { 4 W }over{ Q _{ 0 } + 4 W } = { 3 W }over{ Q _{ 0 } }]에서 [eqn: Q _{ 0 } = 12 W], [eqn: e = { 1 }over{ 4 }]이다.

③

13. ㄱ. Ⅰ→Ⅱ 과정에서 기체의 부피가 팽창하므로 기체는 외부에 일을 한다.

ㄴ. Ⅰ과 Ⅲ에서 기체의 부피는 같고, 압력은 Ⅲ에서가 Ⅰ에서보다 크므로, 기체의 온도는 Ⅲ에서가 Ⅰ에서보다 높다.

[오답 피하기] ㄷ. Ⅱ→Ⅲ 과정은 부피가 감소하는 변화이므로 B → A 과정에 해당한다.

정답 ③

14. ㄱ, ㄷ. A의 부피가 일정하므로 A가 한 일은 0이고, A의 온도가 증가하므로 내부 에너지가 증가한다. 따라서 A는 열을 흡수하고 A 분자의 평균 운동 에너지는 증가한다.

ㄴ. A의 부피가 일정하게 유지되면서 온도가 증가하였으므로 분자 운동이 활발해져 A의 압력은 증가한다.

①

15. ㄱ. 기체의 압력이 [eqn: P]로 일정하게 유지되면서 부피가 [eqn: V]만큼 증가하였으므로 기체가 외부에 한 일은 [eqn: PV]이다.

ㄴ. 기체가 외부에 한 일은 0이 아니므로 기체의 내부 에너지의 증가량은 [eqn: Q]보다 작다.

ㄷ. 기체의 내부 에너지가 증가하였으므로 온도는 증가한다.

③

16. 학생 A: 열기관은 고열원에서 열을 흡수하여 저열원으로 열을 방출하므로 [eqn: T _{ 1 } > T _{ 2 }]이다.

학생 B: 열역학 제2법칙에 의하면 열기관에 공급된 열을 모두 일로 바꿀 수 없으므로 [eqn: W < Q _{ 1 }]이다.

학생 C: [eqn: { rm 열효율 } = 1 - { Q _{ 2 } }over{ Q _{ 1 } }]이므로 [eqn: { Q _{ 2 } }over{ Q _{ 1 } }]가 클수록 열효율은 작아진다.

③

17. ㄱ. B → C 과정은 단열 과정이므로 기체가 외부로부터 열을 공급받거나 외부로 열을 방출하지 못한다. 따라서 B → C 과정에서 기체가 한 일은 기체의 내부 에너지 감소량과 같으므로 기체의 온도가 감소한다.                             ①

18. A. 열기관이 해준 일([eqn: W])은 [eqn: W=Q _{1} -Q _{2}]이다.

B. 열효율은 [eqn: {Q _{1} -Q _{2}} over {Q _{1}}]이므로 [eqn: Q _{2} =W]이면 열효율이 0.5이다.

C. 열효율이 1인 열기관은 만들 수 없다.

⑤

19. ㄱ. (가)는 단열 압축 과정이므로 실린더 안 공기의 내부 에너지는 증가한다.

ㄴ. (나)는 단열 팽창 과정이므로 병 입구 주변에서 기체의 온도가 낮아져 수증기가 응결한다.

ㄷ. 열역학 제1법칙 [eqn: Q= DELTA U+W]에서 [eqn: Q=0]이므로, 기체가 외부에 한 일은 기체의 내부에너지 감소량과 같다.

③

20. ㄱ. 기체의 부피가 증가하였으므로 기체는 외부에 일을 한다.

ㄴ. 기체의 압력이 일정하고 부피가 증가하므로 기체의 온도는 증가한다.

ㄷ. 공급한 열은 외부에 한 일과 내부 에너지 증가량의 합과 같다.

③

21. ㄱ. AB 과정에서, 온도가 증가하였기 때문에 외부로부터 열을 흡수한다.

ㄴ. BC 과정에서, 기체의 부피가 증가하여 외부에 일을 한다.

ㄷ. DA 과정에서, 온도가 일정한 곡선 위에 있고 내부 에너지는 온도에 비례하므로 일정하다.

⑤

22. ㄱ. 열기관은 열에너지를 일로 전환하는 기관이다.

[오답풀이]

ㄴ. 열기관의 효율은 고열원에서 흡수한 열 [eqn: Q _{ ` 1 ~ }]에대한 열기관이 한 일 W의 비율로[eqn: e = { W }over{ Q _{ 1 } } = { Q _{ 1 } - Q _{ 2 } }over{ Q _{ 1 } }] [eqn: = ` 1 - { Q _{ 2 } }over{ Q _{ 1 } }]이다.

ㄷ. 일은 모두 열로 전환될 수 있으나 열은 모두 일로 전환될 수 없다. 따라서 [eqn: Q _{ 1 } = W]인 경우는 열이 모두 일로 전환되는 것이므로 이러한 열기관은 만들 수 없다.

①

23. ㄱ. 이상 기체의 내부 에너지는 이상 기체의 온도에만 비례하고, [eqn: t _{ 0 }]일 때 이상 기체의 온도는 A가 B보다 크므로 내부 에너지는 A가 B보다 크다.

ㄷ. A에 열이 공급되어 A의 온도가 높아지는 동안 A는 팽창하고, B는 A로부터 일을 받는다. 그런데 B의 온도가 일정하므로 B의 내부 에너지는 일정하기 때문에 A로부터 받은 일은 모두 B가 방출하는 열과 같다. 따라서 A의 온도가 높아지는 동안 B는 열을 방출한다.

[오답피하기] ㄴ.[eqn: t _{ 0 }] 일 때, A는 열을 공급받기 전보다 부피가 팽창하였으므로 부피는 A가 B보다 크다.

③

24. ㄷ. B는 단열 팽창하므로 내부 에너지가 감소한다.

[오답풀이] ㄱ. 열은 A에서 P로 이동한다. ㄴ. A의 압력은 B와 같다. B는 단열 팽창하여 압력이 감소하므로 A의 압력도 감소한다.

②

25. ㄱ. 열기관의 열효율은 [eqn: { Q _{ 1 } - Q _{ 2 } }over{ Q _{ 1 } }]이다.

ㄴ. A→B 과정에서 이상 기체의 온도가 증가하였으므로 내부 에너지는 증가한다.

ㄷ. B→C 과정에서 이상 기체의 부피가 증가하였으므로 이상 기체는 외부에 일을 한다.

②

26. ㄱ. 칸막이가 움직이는 동안 A의 압력과 부피가 모두 증가하기 때문에 A의 온도가 올라간다.

ㄴ. A와 B의 압력은 서로 같고, A의 부피 증가량과 B의 부피 감소량이 같기 때문에 A가 해준 일과 B가 받은 일은 같다.

ㄷ. 단열된 실린더는 의 열을 받고, 외부로 일을 하지 않기 때문에 A와 B의 내부 에너지의 총합은 만큼 증가한다.

⑤

27. ㄱ. A→B 과정은 압력이 일정하고 부피가 팽창하므로 기체가 외부에 일을 하고 기체의 내부 에너지가 증가한다. 따라서 기체는 열을 흡수한다. ㄴ. B→C 과정은 부피 변화가 없으므로 기체는 외부에 일을 하지 않는다. ㄷ. A→B 과정과 B→C 과정에서 기체가 각각 열을 흡수하므로 기체의 온도는 A에서가 C에서보다 낮다.

①

28. ㄱ. Q가 정지해 있으므로 압력은 A, C에서 같다.

ㄴ, ㄷ. 고정핀을 제거하기 전 압력은 A에서가 B에서보다 작으므로 고정핀을 제거하면 P, Q는 각각 왼쪽, 오른쪽으로 움직인다. 따라서 P, Q가 움직이는 동안 B의 기체는 단열 팽창하고 A, C의 기체는 단열 압축되므로 B의 온도는 감소하고 C의 내부 에너지는 증가한다.

⑤

29. ㄴ. (나)에서 A, B는 열평형 상태이므로 온도가 같고, 부피는 A가 B보다 크므로 기체의 압력은 A가 B보다 작다.

[오답피하기] ㄱ. (가)에서 A와 B는 열평형 상태이므로 온도가 같고, (나)에서 A와 B도 열평형 상태이므로 온도가 같다. 그런데 B가 외부로부터

일을 받아 부피가 감소하였으므로 B의 내부 에너지는 증가였고, B의 온도도 상승하였다. 따라서 A의 온도는 (가)에서가 (나)에서보다 낮다.

ㄷ. (가) → (나) 과정에서 B가 외부로부터 일을 받아 A와 B의 온도가 상승하였으므로 B가 받은 일은 B의 내부 에너지 증가량과 A의 내부 에너지 증가량의 합과 같다.

②

30. ㄷ. 단열 팽창 과정에서 내부 에너지는 감소한다.

[오답풀이] ㄱ. 부피가 늘어나므로 기체는 외부에 일을 한다. ㄴ. 기체의 압력은 [eqn: { 2 mg }over{ S }]만큼 감소한다.

②

31.  ㄱ. 열기관은 고열원에서 열을 흡수하여 일을 하고 저열원으로 열을 방출하므로 [eqn: { it T } _{ 1 }]은 고열원의 온도, [eqn: T _{ 2 }]는 저열원의 온도이다. 따라서 [eqn: T _{ 1 } > T _{ 2 }]이다.

ㄴ. 열기관의 열효율은 [eqn: { { rm 한 } ` ` { rm 일 } }over{ { rm 공급한 } ` ` { rm 열 } }]이므로 [eqn: { Q }over{ 3 Q } = { 1 }over{ 3 }]이다.

ㄷ. 저열원으로 방출되는 열량은 공급받은 열에서 한 일을 뺀 값이므로 [eqn: 2 Q]이다.

⑤

32. 기체의 압력은 일정하고 부피가 감소하였으므로, 기체의 온도와 내부 에너지는 감소한다. 따라서 기체는 외부로 열을 방출한다.

④

33. ㄴ. A → B → C 과정에서 기체는 계속해서 열을 공급받으면서 내부 에너지가 증가하므로 기체의 온도는 C에서가 A에서보다 높다.

[오답피하기] ㄱ. 압력-부피 그래프의 밑면적은 기체가 한 일이다. A → B 과정에서 밑면적은 B → C 과정에서 밑면적보다 작으므로 기체가 한 일도 작다.

ㄷ. A → B 과정에서 기체는 [eqn: Q]를 흡수하여 외부에 일을 하고 내부 에너지도 증가하므로 기체의 내부 에너지 변화량은 [eqn: Q]에서 기체가 한 일을 뺀 값이다.

②

34. ㄱ. (가)→(나) 과정에서 기체는 단열 압축되었으므로 기체의 압력은 증가한다.

ㄴ. (나)→(다) 과정에서 기체는 압력이 일정하게 유지되며 부피가 증가하였으므로 기체의 온도는 증가한다. ㄷ. (가)→(나) 과정에서 기체가 받은 일을 ，[eqn: W _{ 1 }](나)→(다) 과정에서 기체가 한 일을 [eqn: W _{ 2 }]라 할 때, 기체의 부피 변화량은 (가)→(나) 과정과 (나)→(다) 과정에서 같지만 기체의 압력은 (가)→(나) 과정에서가 (나)→(다) 과정에서보다 작으므로 [eqn: W _{ 1 }]은 [eqn: W _{ 2 }]보다 작다. [eqn: Q]는 [eqn: W _{ 2 }]와 (나)→(다) 과정에서 기체의 내부 에너지의 증가량의 합과 같으므로 [eqn: Q]는 [eqn: W _{ 1 }]보다 크다.

③

35. ㄱ. (가)→(나) 과정에서 A의 압력과 부피가 증가하므로 A의 온도는 증가한다.

[오답풀이] ㄴ. A의 내부 에너지가 증가하므로 A가 한 일은 [eqn: Q]보다 작다. ㄷ. B와 C는 온도가 같지만 부피가 다르므로 압력도 다르다.

①

36. ㄱ. [eqn: { rm A }]는 (가) [eqn: rarrow] (나)의 등압 팽창 과정에서 열량 [eqn: Q]를 받아 외부에 [eqn: W]의 일을 하고 내부 에너지가 증가하여 온도가 높아졌다. 다시 (나) [eqn: rarrow] (다)에서 [eqn: W]의 일을 받았으므로 [eqn: { rm A }]의 온도는 (다)에서가 (나)에서보다 높다. 따라서 [eqn: { rm A }]의 온도는 (가)에서가 (다)에서보다 낮다.

[오답피하기] ㄴ. (나) [eqn: rarrow] (다) 과정에서 [eqn: { rm A }]는 단열 과정이고 부피가 감소하므로 [eqn: { rm A }]의 압력은 증가한다.

ㄷ. (다)의 온도는 (가)의 온도보다 높으므로 (다) [eqn: rarrow] (나)의 과정에서 [eqn: { rm A }]의 내부 에너지 변화량은 (가) [eqn: rarrow] (나) 과정에서 [eqn: { rm A }]가 한 일과 같지 않다.

①

37. ㄴ. 부피가 감소하므로 외부로부터 일을 받는다.

[오답풀이]ㄱ. 압력이 일정하고 부피가 감

소했으므로 온도는 감소한다. ㄷ. 방출한 열은 외부에서 받은 일과 내부 에너지 감소량의 합과 같다.

②

38. ㄴ. (나)에서 A와 B가 들어 있는 실린더의 두 피스톤의 단면적이 동일하고 피스톤이 정지해 있으므로 피스톤의 양쪽에서 작용하는 힘의 크기가 같아야 한다. 따라서 A와 B의 압력은 같다.

[오답피하기] ㄱ. B가 들어 있는 실린더와 피스톤이 단열되어 있으므로 피스톤이 B에 해준 일은 B의 내부 에너지 증가량과 같다. 따라서 피스톤이 이동하는 동안 B의 온도는 올라간다.

ㄷ. A가 한 일을 [eqn: W _{ A }], A의 내부 에너지 변화량을 [eqn: triangle U _{ A }]라고 하면, [eqn: Q = W _{ A } + triangle U _{ A }]이다. 따라서 A의 내부 에너지는 (나)에서가 (가)에서보다 [eqn: Q - W _{ A }]만큼 크다.

②

39. ㄱ. (나)에서 A, B의 압력은 같으므로 열을 가하기 전인 (가)에서 압력은 A에서가 B에서보다 작다.

ㄴ. B에 열출입이 없고 압력과 부피의 변화가 없으므로 B의 온도는 (가)와 (나)에서 같다.

ㄷ. 핀을 제거한 후 부피의 변화가 없어 기체가 한 일은 0이므로 가해준 열은 A의 내부 에너지 증가량과 같다. 따라서 A의 내부 에너지는 (나)에서가 (가)에서보다 크다.

⑤

40. ㄱ, ㄴ. (나)에서 기체는 외부로부터 일을 받아 단열된 상태에서 부피가 줄었으므로 단열 압축 과정이다. 따라서 (나)에서 기체가 받은 [eqn: W _{ 0 }]은 모두 내부 에너지 변화에 사용되어 내부 에너지가 증가하였고, 기체의 내부 에너지는 기체의 온도에 비례하므로 [eqn: T _{ 2 } > T _{ 1 }]이다.

ㄷ. (가)와 (나)에서 기체의 온도 변화가 같으므로 기체의 내부 에너지 변화량([eqn: triangle U])은 같다. (가)에서 기체가 외부에 한 일을 [eqn: { rm W }]라고 하면 [eqn: Q _{ 0 } = W + triangle U]이고, (나)에서 [eqn: W _{ 0 } = triangle U]이므로 [eqn: W = Q _{ 0 } - W _{ 0 }]이다.

⑤

41. ㄱ. [eqn: Q]를 공급하였을 때 압력이 일정하게 유지되면서 부피가 증가하므로 기체의 온도는 증가하고 기체 분자의 평균 속력은 증가한다.

ㄴ. (나)는 단열 압축 과정이므로 기체의 온도는 증가한다.

ㄷ. (가)에서 [eqn: Q]는 기체의 내부 에너지 증가량과 기체가 한 일의 합과 같고 (나)에서 기체의 내부 에너지 증가량은 기체가 받은 일과 같다. 따라서 (나)에서 기체가 받은 일은 [eqn: Q]보다 작다.

②

42. 압력은 피스톤의 무게에 의해 C가 가장 크고, A가 가장 작다. A는 단열 팽창하므로 내부 에너지가 감소하고, B, C의 내부 에너지의 합이 증가한다. B와 C는 온도와 내부 에너지가 같다.

①

43. ㄱ. 열기관의 열효율  [eqn: 0.2 = { W }over{ Q _{ 1 } }]에서 [eqn: Q _{ 1 } = 5 W]이고, [eqn: Q _{ 2 } = Q _{ 1 } - W] 이므로 [eqn: Q _{ 2 } = 4 W] 이다.

ㄴ. A→B 과정에서 기체는 외부에 일을 하지 않고 기체의 온도가 상승하므로 열역학 제1법칙을 적용하면 [eqn: Q = triangle U > 0]이다. 따라서 기체는 열을 흡수한다.

ㄷ. B→C의 단열 과정에 열역학 제1법칙을 적용하면[eqn: Q = triangle U + W = 0] 에서 [eqn: W = - triangle U]이므로 기체가 한 일은 기체의 내부 에너지 감소량과 같다.

⑤

44. ㄴ. 열평형 상태이므로 A, B의 온도는 같다. ㄷ. 압력이 일정하고 부피가 팽창하므로 온도는 증가한다.

[오답풀이] ㄱ. A가 한 일은 0이고, A에서 B로 열이 이동하므로 A의 내부 에너지 변화량은 Q보다 작다.

④

45. ㄱ. (나)에서 기체 A의 압력은 대기압과 추에 의한 압력으로 (가)에서와 같다. 그러나 B는 (가)에서보다 온도가 상승하였으나 부피의 변화가 없으므로 (가)에서보다 압력이 증가하였다. 따라서 (나)에서 기체의 압력은 A가 B보다 작다.

ㄷ. (가)에서 (나)로 되는 과정에서 A와 B의 온도 변화는 같으므로 내부 에너지 변화량([eqn: nabla TA U])은 동일하다. A는 부피가 증가하면서 기체가 외부에 일([eqn: W])을 하였으므로 (가)에서 (나)로 되는 과정에서 B에 가해진 열량[eqn: Q = 2 nabla TA U + W]이고, A가 흡수한 열량[eqn: Q _{ A } = nabla TA U + W]이므로[eqn: { 1 }over{ 2 } Q] 보다 크다.

[오답피하기] ㄴ. (나)에서 A와 B의 온도가 같으므로 내부 에너지는 같다.

④

46. 열역학 제 1법칙

[정답맞히기] ㄷ. B → C 과정에서 부피는 증가하고 압력은 변하지 않으므로 기체는 외부로부터 열을 흡수하였다.

정답②

[오답피하기] ㄱ. A → B 과정이 단열 과정이므로 기체의 온도는 B에서가 A에서보다 높다.

ㄴ. B → C 과정에서 기체의 부피는 증가하였지만 기체의 압력은 일정하다. 모래의 양을 감소시키면 기체의 압력이 감소하므로 모래의 양을 감소시키지 않았다.

②

47. ㄱ. (가)에서 (나)로 변하는 동안 기체는 단열 팽창하였으므로 (가)에서가 (나)에서보다 기체의 압력이 크다. ㄴ. 단열 팽창하는 동안 기체의 온도는 감소하므로 기체 분자의 평균 속력은 (가)에서가 (나)에서보다 크다. ㄷ. 단열 팽창하는 동안 기체의 내부 에너지 감소량은 기체가 외부에 한 일과 같다.

⑤

48. ㄱ. (가)에서 (나)로 변하는 동안 추의 퍼텐셜 에너지와 유체의 퍼텐셜 에너지가 증가한다. 따라서 기체가 한 일은 추의 퍼텐셜 에너지와 유체의 퍼텐셜 에너지의 합과 같다.

[오답피하기] ㄴ. 기체가 받은 열량을 [eqn: Q], 기체가 외부에 한 일을 [eqn: W], 내부 에너지 변화량을 [eqn: triangle U]이라면  [eqn: triangle U = Q - W]이므로 기체의 내부 에너지 변화량은 기체가 받은 열보다 작다.

ㄷ. (가)에서 (나)로 변하는 동안 유체가 위로 올라가게 된다. 아래 피스톤의 단면적은 위 피스톤의 단면적보다 크므로 베르누이 법칙에 의해 (나)에서 유체가 기체에 작용하는 압력이 증가한다. 따라서 피스톤이 정지해 있으려면 기체의 압력이 증가해야 하므로 기체의 압력은 (나)에서가 (가)에서보다 크다.

①

49. ㄴ, ㄷ. (가)는 등압 팽창, (나)는 단열 압축이다.

[오답풀이] ㄱ. 흡수한 열량은 내부 에너지 증가량과 기체가 한 일의 합과 같다.

④

50. ㄴ. A는 단열된 상태에서 외부에 일을 했으므로 내부 에너지가 감소하여 온도가 낮아진다.

ㄷ.  [eqn: Q = triangle U + W = 0]에서 [eqn: triangle U = ` - W < 0]이므로 내부 에너지가 감소하여 기체의 온도가 낮아지고, 기체 분자의 평균 속력이 작아진다.

정답⑤

[오답피하기] ㄱ.  (나)에서 B의 압력이 감소하고 피스톤이 정지했으므로 A와 B의 압력은 같다. 따라서 A의 압력도 감소한다.

⑤