[공업열역학] 열역학 3강: 밀폐계 1 & 2 법칙 풀이 (sealed container, first stage, second stage, pressure, Pf, ideal gas, pV=mRT formula, volume, piston, equilibrium)

질문 요약

밀폐계에서의 1번과정과 2번과정의 압력이 Pf로 통일되는 이유를 설명해주세요. (#밀폐계 #부피 #압력)

답변 요약

과정 전/후의 부피의 합이 일정한 가정으로 문제를 해결하기 위해 이상기체를 가정하고 pV=mRT공식을 사용하여 각각의 부피 값을 구했습니다. 또한, 압력을 표현하는데 있어 피스톤의 움직임으로 인해 평형을 이루기 때문에 P2A = P2B = Pf로 적용할 수 있었습니다.

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[공업열역학] 열역학 3강: 밀폐계 1 & 2 법칙 풀이

안녕하세요, 여러분. 오늘은 열역학 제대로 끝내기 시리즈의 3강으로 밀폐계와 관련된 1 & 2 법칙에 대한 풀이를 진행해보려고 합니다.

이번 강의에서 공부할 내용은 밀폐계의 이해와 그에 따른 1 & 2 법칙의 적용이 주요 주제입니다. 이번 시간에는 질문으로부터 시작해서 복잡한 문제를 해결하는 과정을 자세히 알아보도록 하겠습니다.

위의 이미지는 이번 강의에서 다룰 주요 문제인데요, 여기에서 중간에 풀이를 해주실 때 'Total volume = constant' 이 부분에서 1번 과정에서의 식은 이해가 잘 되는데, 2번 과정의 식에서 분모에 있는 압력이 Pf로 통일되는 이유를 잘 모르겠다고 질문해주신 내용을 바탕으로 본격적인 풀이를 진행해보도록 하겠습니다.

우선, 여기에서 'Total volume = constant'라는 가정은 과정 전/후의 부피의 합이 일정하다는 것을 의미합니다. 이를 바탕으로 각각의 부피 값을 구하기 위해 이상기체를 가정하고 pV=mRT공식을 사용하였습니다.

그럼 다음으로, 2번 과정의 식에서 분모에 있는 압력이 Pf로 통일되는 이유에 대해 살펴보겠습니다. 이는 피스톤의 움직임에 따른 평형 상태를 고려한 결과입니다. 피스톤이 움직이면서 압력을 전달하는데, 이때 피스톤은 평형 상태를 유지하게 됩니다. 따라서, P2A와 P2B가 평형을 이루게 되어 Pf로 표현할 수 있게 되는 것입니다.

따라서, Pf는 P2A와 P2B의 합으로 표현되는 것이 아니라, 평형 상태에서의 압력을 의미하게 됩니다. 이와 같이 밀폐계에서의 압력 변화를 이해하는 것은 열역학 문제를 해결하는 데 중요한 단계입니다.

이상으로 밀폐계 1 & 2 법칙 풀이에 대한 포스팅을 마치겠습니다. 다음 강의에서는 이번에 배운 내용을 바탕으로 실제 문제에 적용해보는 시간을 가지도록 하겠습니다. 그럼, 다음 시간에 뵙겠습니다.

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