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방향성을 갖는 현상과 열역학 제2법칙 방향성을 갖는 현상 온도 차이에 의한 열전달 온도가 서로 다른 두 물체가 접촉하고 있을 때, 온도가 높은 물체로부터 온도가 낮은 물체로의 연전달이 일어나며, 그 반대의 현상은 일어나지 않는다는 것을 일상생활에서 잘 알고 있다. 예를 들어 방 안에 있는 공기보다 더 뜨거운 물체는 공기로 열을 빼앗겨서 결국에는 차갑게 된다. 이 과정에서 물체가 잃은 에너지와 주위 공기가 얻은 에너지는 같고 이것은 열역학 제1법칙을 만족한다. 이 현상과 반대방향의 과정, 즉 방 안의 공기로부터 물체가 열을 전달받아 공기보더 뜨거운 물체가 더욱더 뜨거워지는 과정을 생각해 보자. 이 과정은 공기가 잃은 에너지의 양은 물체가 받은 에너지의 양과 같으므로 열역학 제1법칙을 만족시킨다. 그러나 이런 현상은 일어나지 않는다. 전기와 열.. 2023. 1. 24.
이상기체 상태변화의 여러가지 과정 정적과정 부피가 일정하게 유지되면서 변화하는 과정을 정적과정(constant volume process) 또는 등적과정(isometric process)이라 한다. 이상기체의 상태방정식에서 'V = 일정'이므로 정정과정에서는 아래와 같은 관계식이 성립한다. P / T = C (C는 상수) 부피가 일정하게 유지되면서 ①상태에서 ②상태로 변화하는 과정을 고려한다. 정적과정에서는 부피변화가 없기 때문에 dV = 0이다. 따라서 δW = PdV = 0 이므로 계가 외부에 대하여 하는 일 W = 0이다. 계의 내부에너지 변화는 ΔU = U2-U1 = mCv(T2 - T1)이고, 제1법칙 Q = ΔU + W로부터 계로 전달된 열량 Q = ΔU = mCv(T2 - T1)가 된다. 여기에서 Cv는 정적비열이다. 즉, .. 2023. 1. 24.
이상기체의 상태방정식, 내부에너지 및 엔탈피 이상기체의 상태방정식 이전에 설명드린 보일의 법칙(온도가 일정할 때 기체의 부피는 압력에 반비례한다.)과 샤를의 법칙(압력이 일정할 때 기체의 부피는 절대온도에 비례한다.)에 아보가드로의 법칙(온도와 압력이 일정할 때 기체의 부피는 몰 수에 비례한다.)을 더하면 다음과 같은 방정식을 얻을 수 있는데 V ∝ nT / P 비례상수 R을 사용하면, V = RnT / P 또는 PV = nRT가 된다. 이 상태방정식을 이상기체의 상태방정식이라 하고 이 상태방정식을 만족하는 기체를 이상기체(ideal gas) 또는 완전기체(perfect gas)라 하며, 여기서 R은 기체상수(gas constant) 또는 특정기체상수라 부른다. 이 값은 기체의 종류마다 다르다. 이상기체는 실제로 존재하지 않는 기체이지만 밀도가 낮.. 2023. 1. 24.
엔탈피 및 기체의 상태 변화에 대한 기본법칙 엔탈피의 정의 문제를 해석할 때 자주 나타나는 상태량의 조합 형태인 u + Pv를 편리하게 취급하기 위하여 다음과 같이 새로운 상태량 엔탈피(enthalpy, H)를 정의한다. H = U + PV 이 식을 질량 m으로 나누어주면 단위 질량당 엔탈피(h)는 다음과 같다 h = u + Pv, h = H / m 여기에서, h는 비엔탈피(기체 1kg 당의 엔탈피, 단위는 J/kg), u는 비내부에너지(기체 1kg 당의 내부에너지, 단위는 J/kg), v는 비체적(기체 1kg 당의 체적, 단위는 m^3/kg)이다. U, P, V가 모두 열역학 상태량이므로 이들의 조합인 U + PV도 하나의 상태량이다. 이 조합을 간단하고 편리하게 사용하기 위하여 새로운 종량적 상태량을 엔탈피(enthalpy)로 정의하고 H로 나.. 2023. 1. 23.

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