열역학(r7)
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분류
1. 개요[편집]
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.
2. 상세[편집]
- 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.
2.1. 주요 개념[편집]
2.1.1. 이상기체 상태 방정식[편집]
압력과 부피의 곱은 온도와 질량에 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 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.
간략하게 요약하자면, 주사기의 입구를 막고(질량 일정) 주사기를 압축시키면(체적감소) 점점 누르기 힘들어지는(압력증가) 원리와 비슷하다고 생각하면 편하다.
대부분의 고등학교 화학(I/II)과목에선 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
→ 압력이 줄면 부피가 늘고, 반비례 관계단열 가역 과정:
→ 외부와 열 교환이 없고 이상적일 때 성립하는 관계식 (k=비열비)
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