물리학 공부 꿀팁 10
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고등학교 열역학에서 피스톤은 항상 힘의 평형 상태다.
이 명제는 기체가 팽창하거나 압축되는 경우에도 마찬가지로 성립한다.
피스톤이 천천히/서서히 움직인다는 조건은 단지 매 순간 피스톤 양면이 힘(압력)평형을 이룬다는 의미이다. 등압과는 아무런 관계가 없다. 그냥 이의제기 안받으려고 있는 문장이다. "공기 저항은 무시한다" 수준의 조건이다.
등압은 과정 동안 기체의 압력이 시간에 따라 일정한 것이지, 매 순간 피스톤이 압력 평형을 이룬다는 의미는 아니다. (왜냐면 압력 평형은 등압이든 등온이든 단열이든 항상 이룸) 후자는 시간에 따라 압력 값은 달라질 수 있다.
힘의 평형인데 어떻게 움직이냐고 하면, 무한히 0에 가까운 속력으로 무한히 긴 시간 동안 움직여서 이동 거리는 [0 * 무한 = 실수] 꼴이 된다는 억지밖에 해줄 말이 없다. 이걸 준평형상태라고 하는데 궁금하면 구글에 검색하자.
만일 피스톤의 양면의 압력이 다른 상태: 예를 들어 고정시켰던 피스톤의 고정을 푸는 경우 고등학교 수준에서 해석을 시키면 안 된다. 개정 전 물리2에서도 피스톤 좌우의 평균압력은 항상 같다. 사실 이거 일반물리(여기도 준평형상태만 다룸)로도 안되고 통계역학까지 가야 정량적으로 해석이 된다고 옛날에 기계과 아저씨가 그랬다. 그래서 나도 모른다.
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화2에서도 같다
역학에서 물체가 서서히 움직인다가 등속운동을 의미하는거랑 같은 맥락이네용
부피 증가를 무조건 일의 양>0으로 판단할 수 있는 근거?알고는 있지만 실제 계산은 상당히 복잡하다. 학부 1학년까지는 그냥 항상 같다고 생각하는 게 인생에 좋다. 애초에 물리라는 과목은 초급 단계에서는 많은 상황을 근사시켜두고 고급 단계로 올라가면서 어마무시한 연산을 감수하면서도 현실에 가까운 상황을 고려하는 학문이다.
들어오자마자 피스톤이 나와서 얼굴을 붉히고 말았다
물리학 공부 꿀팅 1. 생지를 선택한다