열역학(비교)
r3 vs r4 | ||
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9 | 9 | > 엔진, 냉동기, 보일러, 열펌프 등 열기관의 원리와 효율 분석의 기반이 된다. |
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11 | 11 | == 상세 == |
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13 | 13 | * 공학적으로는 시스템의 에너지 효율 계산, 열 손실 최소화, 열역학적 최적화 등을 수행하는 데 필수적이며 발전소·내연기관·에너지기술·우주산업 등에서 핵심 기초 지식으로 요구된다. |
12 | * 주로 상태량(압력, 온도, 부피, 엔탈피)의 개념과 열역학 제1법칙(에너지 보존), 제2법칙(엔트로피 증가)을 중심으로 구성되며, 카르노 사이클, 랭킨 사이클, 오토 사이클 등 이상적 열기관 모델을 다룬다. |
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12 | * 주로 상태량(압력, 온도, 부피, 엔탈피)의 개념과 열역학 제0법칙(열적 평형), 제1법칙(에너지 보존), 제2법칙(엔트로피 증가)을 중심으로 구성되며, 카르노 사이클, 랭킨 사이클, 오토 사이클 등 이상적 열기관 모델을 다룬다. |
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15 | === 주요 개념 === |
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16 | ==== 이상기체 상태 방정식 ==== |
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17 | >[math(PV = mRT)] |
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18 | [math(P: 압력, V: 체적, m: 질량, R: 일반기체 상수, T: 절대온도)] |
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19 | '''압력'''과 '''부피'''의 곱은 '''온도'''와 '''질량'''에 비례하며, 기체의 상태를 기술하는 가장 기본적인 열역학식이다. |
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21 | 대부분의 고등학교 화학(I/II)과목에선 [math(PV=nRT)]로 배우나, 공학의 경우 분자량보다는 기체의 질량, 질량유량 그 자체에 관심이 많기때문에 기체의 질량과 특정 기체의 일반상수를 이용해 나타낸다. |
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23 | 실제 기체가 아닌 문자 그대로 ''' 'ideal' '''한 기체의 상태를 나타내는 방정식이므로, 실제 환경에서의 값과는 부합하지 않는 경우도 있다. 이는 분자 간 상호작용이나 분자 크기를 무시하는 이상화를 기반으로 하기 때문이며, 고온·저압 조건에서 실제 기체의 거동과 비교적 잘 일치한다. 반면, 고압·저온의 조건에서는 실제 기체와의 차이가 커지므로, 이러한 경우에는 반데르발스 방정식 등 실기체 모델을 사용해야 한다. |
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25 | > '''관련수식''' |
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26 | >>[math(PV = const)] |
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27 | >>→ 압력이 줄면 부피가 늘고, 반비례 관계 |
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28 | > |
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29 | >>단열 가역 과정: |
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30 | >>[math(PV^k = const,TV^{k-1} = const,TP^{(1-k)/k} = const)] |
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31 | >>→ 외부와 열 교환이 없고 이상적일 때 성립하는 관계식 (k=비열비) |