열역학1, 2법칙

목차

1. 열역학 제1법칙
2. 열역학 제2법칙
3. 엔탈피(Enthalpy)와 엔트로피(Entropy)

본문내용

자연에서의 자발적인 변화는 안정되면서도 자유로운 상태로 나아간다. 바꾸어 말하면 에너지(Energy)는 낮아지는 방향으로, 무질서도는 높아지는 방향으로 변화한다. 여기서 에너지를 나타내는 척도를 ‘엔탈피(Enthalpy)’라 하고, 무질서도를 나타내는 척도를 ‘엔트로피(Entropy)’라고 한다면, “자연에서의 자발적인 변화는 엔탈피가 감소하고 엔트로피가 증가하는 방향으로 향한다.”

열역학에서는 ‘에너지(Energy)’보다는 ‘엔탈피(Enthalpy, H)’라는 개념을 사용하는 경우가 많다. 보통의 물리∙화학적 변화는 열을 흡수(+)하거나 방출(-)하는 열량(Quantity of heat)의 출입, 그리고 압력과 부피가 증가하거나 감소하는 일(Work)의 출(-)입(+)을 수반한다. 만일 ‘계(系ㆍsystem, 우리가 관심을 주는 대상)’가 압력(P)이나 부피(V)의 증감과 관련된 일(W)만을 한다면, ‘엔탈피(Enthalpy, H)’는 “계 내부 에너지(E)에 압력(P)과 부피(V)의 곱으로 표현되는 일(W=PV)을 더한 것(H=E+PV)”으로 정의된다. 그러므로 엔탈피는 에너지와 일을 합한 계의 전체 에너지(H=E+W)를 이른다. 일의 출입이 없다면 엔탈피가 곧 에너지인 셈이다. 내부 에너지의 절대 값은 알 수가 없기 때문에 보통은 엔탈피(熱含量·열함량) 변화량 ΔH=ΔE+Δ(PV) 만을 측정할 수 있다. 한편 내부에너지의 변화량(ΔE)은 계(system)가 ‘주위(surroundings, 계를 제외한 나머지 우주 전체)’에서 받은 열(Q)과 계에 가해진 일(W)의 합(ΔE=Q+W)으로 나타낼 수 있으므로, 열을 흡수(+Q)하고 외부에 일을 해주었다(-W)면, ΔE=Q+(-W)=Q-Δ(PV) 로부터 Q=ΔE+Δ(PV) 가 성립한다. 이를 다시 정리하면, ΔH=Q=ΔE+Δ(PV)=ΔE+(PΔV+VΔP) 가 된다. 그러므로 외부에서 열을 흡수하는 흡열(+Q) 반응에서는 엔탈피가 증가(+)하고, 외부로 열을 방출하는 발열(-Q) 반응에서는 엔탈피가 감소(-)한다.

참고 자료

없음