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열역학 제1법칙 The First Law of Thermodynamics 열역학 제1법칙: 에너지 보존법칙의 특수한 경우로, 열역학적 계에는 내부에너지의 변화만 일어나며 에너지는 열과 일에 의해서만 전달된다. 열역학 제1법칙 | The First Law of Thermodynamics ■ 물리량 ΔU: 열역학적 계가 가진 내부에너지 Q: 열역학적 계로 출입하는 열 W: 열역학적 계'가' 하는 일 ​ 열역학 제1법칙은 [그림 1]과 같이 열역학적 계(기체)가 주어가 되어 (1)이것의 내부에너지 변화량이 (2)시스템이 하는 일과 (3)시스템으로 출입하는 열 값에 의해 결정됨을 뜻한다. 기체의 내부에너지 변화는 기체 시스템으로 유출, 유입된 열 Q와 기체 시스템이 한 일 W에 의해 결정된다. ⇒ 기체 시스템에..

일과 열 Work and Heat 먼저, 열역학적 과정에서 일은 '팽창일'과 '비팽창일'로 크게 분류된다. 팽창일: 기체의 부피가 팽창하면서 전하는 일, 기체가 압축될 때는 압축일이라고도 불린다. 비팽창일: 전기적인 일 또는 화학적 퍼텐셜에 의한 일 ​ 열역학에서의 계의 상태는 압력, 부피, 온도 및 내부에너지와 같은 변수(상태변수)들로 기술된다. 에너지가 계의 경계를 통해 전달되는 과정에 있다면 비고립계 조건의 에너지 분석모형 식을 활용하고, 우변에 해당하는 항을 전달변수(transfer variable)로 간주해야 한다. 경계를 통하는 에너지 전달은 계의 변화를 나타내기 때문에, 계의 주어진 상태가 아닌 계의 상태 변화와 관련된다. [그림 1]과 같이 피스톤으로 부피를 조절할 수 있는 원통 속에 든 ..

몰 수와 아보가드로 수 Avogadro's Number 몰(mole): 순수한 화학원소에서부터 화합물까지 1몰 단위에는 모두 같은 수의 분자가 들어있다. ​ 이탈리아 샤르데냐 왕국 출신의 화학자 아보가드로는 자신의 이름을 딴 아보가드로의 법칙 이외에도 (1)몰의 개념과 (2)분자설을 함께 주장하였다. ​ 아보가드로 수(Avogadro's number, constante di Avogadro): 1몰의 정확한 정의로, 1몰이란, 원자량이 12인 탄소 0.012kg에 들어있는 원자수와 같은 수의 물질의 양이다. ​ 그리고 아보가드로 수를 사용하여 몰 수 n을 표현하면 다음과 같다. N은 실제 물질의 주어진 양이다. 이를 아보가드로 수로 나누면 몰 수 n을 계산할 수 있다. ​ 다음 [열역학_06. 열역학 법..

실제 기체와 반데르발스 방정식 Real Gases and Van der Waals's Equation [열역학_06. 열역학 법칙: 이상기체 상태방정식]에서 배운 내용을 토대로 우리는 이상기체의 특징에 대해서 다음과 같이 정리할 수 있다. ​ https://blog.naver.com/sortie0228/223258881819 [물리학-열역학] 06. 열역학 법칙: 이상기체 상태방정식 | Fundamental of Thermodynamics: The Ideal-gas Equation 이상기체 이상기체(ideal gases): 기체의 상태방정식(equations of state)에 완벽하게 기인하여 거동하는 ... blog.naver.com ​ 이상기체는 기체 분자 간의 인력이 작용하지 않고, 기체 분자 자..

이상기체 Ideal Gases 이상기체(ideal gases): 기체의 상태방정식(equations of state)에 완벽하게 기인하여 거동하는 기체 ⇒ 여러 물질 상태들 중 가장 단순하여 이해하기 쉽다. 상태변수(state variables): 물질의 상태를 양적으로 나타내는 변수로 (1)압력 p, (2)부피 V, (3)온도 T, 그리고 (4)물질의 양(미지의 몰 수) n이 있다. ​ 물질의 부피는 압력, 온도, 물질의 양에 의해 결정된다. ⇒ 상태변수는 다변수함수이다. 부피를 결정하는 인자들을 독립적으로 변화시킬 수 없다. ⇒ 온도를 증가시키면 부피뿐만 아니라 압력도 함께 커진다. 상태변수의 관계를 상태방정식으로 간단히 표현할 수 있다. ​ 이상기체 상태방정식 The Ideal-gas Equatio..

​ 열역학 제0법칙 열역학 제0법칙(zeroth law of thermodynamics): [열역학_02. 온도와 온도계], 만약 두 물체 A와 B가 제3의 물체인 C와 각각 열평형 상태에 있으면, A와 B는 서로 열평형 상태에 있다. 열평형(thermal equilibrium): 열접촉(thermal contact)상태에 놓인 두 물체 사이에 열이나 전자기 복사에 의한 알 에너지 교환이 더 이상 없는 상태 ​ 이상기체의 특성 열역학 법칙이 적용되는 열역학적 계에는 '이상기체'들이 활동함을 가정하고, [그림 1]의 왼쪽 그림과 같은 이상기체의 거동은 아래의 특징들을 갖는다. 실제 기체일지라도 높은 온도와 낮은 압력 상태에서는 이상 기체에 가깝게 거동한다. 기체 분자 간의 힘이 매우 약해 분자 간의 상호작..

응력(stress): 변형력, 물체가 어떤 방식으로 힘을 받느냐에 관한 정량적 물리량으로, 물체의 한 요소가 그 주위 요소로 부터 어떤 식으로 힘을 받는 지가 관심사임 기호로는 σ로 표기하며, (공학적) 단위는 kgf/mm^2 또는 kgf/cm^2이다. 만약 외력에 저항하는 내력이 단면에 균일하게 작용한다 가정할 때, 그 총합은 외력과 같으며, 이때의 단위면적 당 내력을 응력으로 정의한다. 응력은 하중을 가하는 방향에 따라 다양하게 분류된다. ⇒ 압축 응력, 인장 응력, 굽힘 응력, 전단 응력 등 하중이 가해지는 '상태'에 따라서도 분류된다. ⇒ 열응력 ​ 열응력 Thermal Stress 열응력(열변형력, 열적 변형력, 인장 변형력, thermal stress): [그림 1]과 같이 막대의 양 끝에 수..

선팽창 Linear Expansion 선팽창(linear expansion): 섭씨 100도씨 변화 내에서, 온도 변화가 그리 크지 않으면 ‘증가한 길이’는 늘어난 온도에 비례한다. 물리량 ΔT: 온도 변화량 ⇒ 섭씨 온도와 켈빈 온도의 온도차 간격은 모두 동일하기 때문에 어느 것을 써도 상관없다. L_0: 물체의 초기 길이(original length) ​ 선팽창 ■ 물리량 ΔL: 늘어난 길이 L_0: 초기 길이 α: 선팽창계수(coefficient of linear expansion) ⇒ 물질의 열팽창에 대한 성질(a material property that varies slightly with temperature)을 기술하는 계수로 물질마다 그 값이 다르다[표 1]. 선팽창계수의 단위는 [K^-1..

온도와 함께 변하는 물리량 열적 현상의 정량적 수치인 온도는 다음과 같이 정의한다. ​ 온도(temperature): 온도 눈금에 근거한 뜨거움 혹은 차가움의 척도(scale)[그림 1] 감각 정의: 인간이 뜨겁거나 차갑다고 느끼는 감각(sensation) 영역과 직접적으로 연관된 상대적 척도 상태 정의: 계와 환경이 서로 열평형을 이룬 '상태'에서의 척도값 에너지 정의: 물체를 구성하는 입자들의 미시적 활동의 종합적 영향을 나타낸 내부에너지(internal energy) 값 단위: 켈빈(K, SI 단위) 실생활 단위: 섭씨온도, 화씨온도 기호: T(Temperature) ​ 온도는 온도계를 이용하여 측정되며, 현재는 매우 다양한 도구[그림 2]가 활용되고 있다. 열적 현상은 온도의 변화를 반드시 수반하..

열역학의 탐구 대상 Topics of Thermodynamics 열역학(thermodynamics): 거시적 계(system)에서 발생하는 에너지, 열, 그리고 일을 다루는 물리학의 한 분야 어원: 그리스어 therme(열) + dynamics(동력, 변화) 열역학 분야가 정립됨에 따라, 이후에는 엔트로피(entropy)와 과정의 자발성(spontaneous process)까지 포함하기도 한다. 열역학의 탐구 대상: 열, 일, 에너지, 온도, 엔트로피, 물질의 물리적 성질(physical properties of matter) 등 열역학의 탐구 대상은 열역학 법칙(laws of thermodynamics)의 지배를 받으며, 이를 통해 양적인 표현(quantitative description)이 가능하다...