2015년 5월 1번 상태와 상태량과의 관계
교수님, 안녕하세요. 1번 문제는 전체열역학문제 중에 아무리 이해하려고 해도 이해가 되지 않는 유일한 문제인 것 같습니다. 열역학을 처음하니 어렵고 지식이 부족하여 질문드립니다. 나지문을 통해 상변화를 포함하는 물과 수증기의 상태는 압력과 온도에 의해 완전히 결정되지 않는다는 것을 알 수 있는데, P-T선도는 압력과 온도에 따른 물질의 상변화를 보여주기 때문에 압력과 온도가 상변화를 결정하는 것 아닌지요? 해설에 압력과 온도가 같은 경우에도 체적이 변할 수 있다고 했고, (다)(라)지문에서는 비체적에 의해 완전하게 결정된다고 했으니 체적에 의해서만 상변화가 완전히 결정된다는 개념인지요? (가)지문의 해설은 보기에 없는데 (가)에 대한 설명도 혹시 가능하시다면 듣고 싶습니다. 2015년 5월은 강의가 없어서 요청드립니다. 감사합니다.
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답변 드립니다.
1. 대기압에서 물이 끓기 시작하면 온도는 100℃ 입니다. 물의 증발이 끝날때 까지는 온도는 100℃ 이지만 물이 계속해서 증발하기 때문에 체적은 증가하게 되는 것입니다. 따라서 습증기의 상태는 압력과 온도가 상변화를 결정하는 것이 아닙니다.
2.문제에서 순수물질 단순 압축성 시스템이라고 되어있습니다. 물은 비압축성으로 취급하고 있으며, 산소, 질소등은 압축성으로 취급하고 있습니다. 따라서 산소, 질소등은 2개의 독립적 강도성 상태량에 의해 상태가 결정된다는 의미입니다.
특히 습증기 상태에서는 온도와 압력이 독립적으로 변하는 상태량이 아니기 때문에 습증기 구역에서는 열역학적 상태량을 규정하기 위해서는 다른 물리량인 건도가 필요한 것입니다.
감사합니다.
임재기
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