[열역학] 열역학 제1법칙 정리
에너지
열과 일의 형태로 밀폐계의 경계를 통과
열역학 제1법칙 first law of thermodynamics
에너지보존법칙
에너지 평형
에너지가 열역학적 상태량이라는 것을 나타냄
에너지는 창조될 수도 없고 파괴될 수도 없으며, 단지 형태만 변화한다
밀폐계에서 주어진 두 상태 사이의 모든 단열과정에서 수행된 정미 일(net work)은 밀폐계의 특성과 세부 과정에 관계없이 동일하다
어떤 한 상태에서 밀폐계의 총에너지 값을 기준 삼지 않음
한 단열과정 동안의 총에너지 변화는 정미 일(net work)과 같아야 함
운동에너지 형태
내부에너지 internal
- 헌열에너지 sensible
- 잠열에너지 latent
- 화학에너지 chemical
- 핵에너지 nuclear
운동에너지 kinetic
위치에너지 potential
전기에너지 electric
자기에너지 magnetic
총에너지 E
두 개의 정해진 상태 사이에서 있을 수 있는 밀폐계의 모든 단열과정에서는 정미 일이 동일하다는 점을 생각하면, 정미 일의 값은 계의 최종상태에만 의존하므로 계의 상태량 변화에 상응해야 함. 이 상태량이 총에너지
에너지 평형 energy balance
하나의 과정 동안 계의 총에너지의 정미 변화(증가 또는 감소)는 그 과정 동안 계로 들어온 총에너지와 계로부터 나간 총에너지 사이의 차이와 같다
계의 에너지 변화 energy change of a system
에너지 변화 = 최종상태의 에너지 - 초기상태의 에너지
에너지는 상태량이며, 계의 상태가 변하지 않는다면 상태량 값이 변하지 않고, 과정 동안 계의 상태가 변하지 않는다면 계의 에너지 변화는 없다.
고정계 stationary sysem
고정계의 운동에너지와 위치에너지 변화가 없음
에너지 전달 방법
열 heat
에너지 전달이 밀폐계와 주위의 온도차에 의한 것
열전달 heat transfer Q
계로의 열전달(가열)은 분자의 에너지를 증가시킴
계의 내부 에너지를 증가시킴
계로부터의 열전달(열손실)은 계의 분자 에너지로부터 나온 열이 밖으로 전달되기 때문에 계의 내부에너지를 감소시킴
일 work transfer W
계와 주위 사이의 온도 차이에 기인하지 않는 에너지 전달
일정한 거리를 통하여 계에 힘이 작용할 때 전달된 에너지
질량 유동 mass flow m
계 내 외부로의 질량 유동은 또 다른 형태의 에너지 전달 방법의 역할
질량이 계로 들어갈 때에는 질량이 에너지와 함께 운반되기 때문에 계의 에너지는 증가. 사실상 질량은 에너지임
질량이 계로부터 빠져나갈 때에는 나가는 질량이 에너지를 가지고 나가기 때문에 계 내부의 에너지는 감소
단열계에서는 열전달 Q가 영(0)이며, 일 전달이 없는 계에서는 일 W가 영(0)
한 계의 경계를 통과하는 질량이 없는 밀폐계에서는 질량에 의한 에너지 수송이 영(0)
어떤 사이클(cycle)로 진행되는 밀폐계의 경우에는 초기와 최종상태가 동일
열역학 제2법칙
에너지가 양뿐만 아니라 질을 가지고 있음
열역학 제0법칙
두 물체가 접촉하고 있지 않다 하더라도 온도가 같으면 두 물체는 열적 평형에 있다는 것을 의미