열역학_{(r8 RAW)}

[[분류:기계공학]][[분류:떡밥위키 학술 프로젝트]]
[include(틀:상위 문서, top1=기계공학)]
[clearfix]
[목차]
== 개요 ==
>{{{+1  [[열|{{{#RED 뜨거운}}}]] 역학}}}

> 에너지, 열, 일(work)의 상호 작용과 변환을 다루는 고전 역학의 한 분야로,
> 엔진, 냉동기, 보일러, 열펌프 등 열기관의 원리와 효율 분석의 기반이 된다.

== 상세 ==
 * 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. 
 * 공학적으로는 시스템의 에너지 효율 계산, 열 손실 최소화, 열역학적 최적화 등을 수행하는 데 필수적이며 발전소·내연기관·에너지기술·우주산업 등에서 핵심 기초 지식으로 요구된다.

=== 주요 개념 ===
==== 이상기체 상태 방정식 ====
>[math(PV = mRT)]
 [math(P: 압력, V: 체적, m: 질량, R: 일반기체 상수, T: 절대온도)]
'''압력'''과 '''부피'''의 곱은 '''온도'''와 '''질량'''에 비례하며, 기체의 상태를 기술하는 가장 기본적인 열역학식이다.

간략하게 요약하자면, 주사기의 입구를 막고(질량 일정) 주사기를 압축시키면(체적감소) 점점 누르기 힘들어지는(압력증가) 원리와 비슷하다고 생각하면 편하다.

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.

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.

> '''관련수식'''
>>[math(PV = const)]
>>→ 압력이 줄면 부피가 늘고, 반비례 관계
>
>>단열 가역 과정:
>>[math(PV^k = const,TV^{k-1} = const,TP^{(1-k)/k} = const)]
>>→ 외부와 열 교환이 없고 이상적일 때 성립하는 관계식 (k=비열비)
열역학(r8 RAW)

열역학_{(r8 RAW)}
