공통수학1다항식의 연산수능 기출기본 문제 (3점 중반)

이상 기체 부피 비

문제

분자 사이에 인력이나 반발력이 작용하지 않고 분자의 크기를 무시할 수 있는 가상의 기체를 이상 기체라 한다. 강철 용기에 들어 있는 이상 기체의 부피를 V(L)V \left( \mathrm{L} \right), 몰수를 n(mol)n \left( \mathrm{mol} \right), 절대 온도를 T(K)T \left( \mathrm{K} \right), 압력을 P(atm)P \left( \mathrm{atm} \right)이라 할 때, 다음과 같은 관계식이 성립한다. V=R(nTP)\displaystyle V = R \left( \frac{nT}{P} \right) (단, RR는 기체 상수이다.) 강철 용기 AA와 강철 용기 BB에 부피가 각각 VAV _{A}, VBV _{B}인 이상 기체가 들어 있다. 강철 용기 AA에 담긴 이상 기체의 몰수는 강철 용기 BB에 담긴 이상 기체의 몰수의 14\displaystyle \frac{1}{4}배이고, 강철 용기 AA에 담긴 이상 기체의 압력은 강철 용기 BB에 담긴 이상 기체의 압력의 32\displaystyle \frac{3}{2}배이다. 강철 용기 AA와 강철 용기 BB에 담긴 이상 기체의 절대 온도가 같을 때, VAVB\displaystyle \frac{V _{A}}{V _{B}}의 값은? [4점] 16\displaystyle \frac{1}{6}13\displaystyle \frac{1}{3}12\displaystyle \frac{1}{2}23\displaystyle \frac{2}{3}56\displaystyle \frac{5}{6}

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해설

[출제의도] 다항식의 연산을 활용한 실생활 문제 해결하기 절대 온도가 TT인 이상 기체가 담긴 두 강철 용기 AA, BB에 대하여 각 강철 용기에 담긴 이상 기체의 몰수를 각각 nAn _{A}, nBn _{B}라 하고, 압력을 각각 PAP _{A}, PBP _{B}라 하자. nA=14nB\displaystyle n _{A} = \frac{1}{4} n _{B}, PA=32PB\displaystyle P _{A} = \frac{3}{2} P _{B}이므로 VA=R(nATPA)=R(14nBT32PB)=16R(nBTPB)=16VB\displaystyle V _{A} = R \left( \frac{n _{A} T}{P _{A}} \right) = R \left( \frac{\frac{1}{4} n _{B} T}{\frac{3}{2} P _{B}} \right) = \frac{1}{6} R \left( \frac{n _{B} T}{P _{B}} \right) = \frac{1}{6} V _{B} 따라서 VAVB=16\displaystyle \frac{V _{A}}{V _{B}} = \frac{1}{6}이다.

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