열역학 관련해서 질문드립니다. 도저히 모르겠네요 ㅠㅠ

Question

1. 단열된 건조 공기 2kg에 10,000J의 에너지를 주입하였다. 몇 도의 온도변화가 일어나겠는가?

2. 습윤 공기(건조공기 1kg과 수증기 5g)이 있다. 이 습윤 공기안에 있는 수증기 2g이 응결하여 물로 바뀌었다. 이때 방출된 얄로 인해 건조 공기의 온도를 몇도(섭씨) 올릴수 있겠는가?

3. 1g의 액체수 (liquid water)가 0도(섭씨) 일정한 기압하에서 증기화될때 내부에너지와 행한 일의 변화량을 계산하시오.

위 3문제를 도저히 모르겠네요...

문제풀이 좀 부탁드립니다 ㅠㅠ

Answer 1

안녕하세요! 손성민 과학전문가입니다.

1.
단열 과정에서는 열이나 냉기가 공기와 상호 작용하지 않으므로 내부에너지는 변하지 않습니다. 10000J의 에너지는 2kg의 공기를 1도 올리는 데 필요한 에너지와 같으므로 온도 변화는 1도가 됩니다.

2.
수증기가 응결되면서 방출되는 열은 공기와 상호 작용하므로 내부에너지가 변하게 됩니다. 공기의 열용량은 약 1.005J/g·K이므로 2g의 수증기가 응결되어 방출된 열로 인해 공기의 온도는 약 2도까지 올라갈 것으로 예상됩니다.

3. 1g의 액체수가 0도에서 증기화될 때 내부에너지와 행한 일의 변화량을 계산해주세요.
액체가 증기화되는 과정에서는 내부에너지가 증가하며 이는 액체의 증발열로 인해 발생합니다. 예를 들어 물의 증발열은 약 2260J/g이므로 1g의 물이 0도에서 증기화될 때 내부에너지 변화량은 2260J가 됩니다. 그리고 액체가 증발하는 과정에서 외부에서 가해지는 압력에 따라 내부에너지 변화량이 달라질 수 있으며 이는 액체의 증발 엔탈피라고 합니다.

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