열역학 제1의법칙, 제2의법칙에 관하여 논하시오.

최초 등록일
2016.05.11
최종 저작일
2016.01
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목차

1. 열역학 제1법칙
1) 열의 일 상당량 J
2) 에너지 보존의 법칙
3) 뇌터와 에너지보존의 법칙
4) 특수 상대성 이론과 에너지보존의 법칙
5) 엔탈피(Enthalpy)

2. 열역학 제 2법칙
1) 클라우지우스의 표현
2) 켈빈-플랑크의 표현

본문내용

1. 열역학 제1법칙
주울의 실험과 함께 많은 실험과 경험으로부터 기계적 일은 열로 변환할 수 있고, 역으로 열은 기계적 일로 변환할 수 있다는 사실은 명백하다. 이러한 사실을 요약해서“열은 본질적으로 기계적 일과 마찬가지로 에너지의 한 형태이고 기계적 일을 열로 변환할 수 있고 또 그 역으로도 가능하다.” 또는 “열과 기계적 일은 상호 변환할 수 있으므로 열이 기계적 일로 또는 역으로 기계적 일이 열로 변환하는 경우에 열량과 기계적 일량의 비는 일정하다.” 라고 표현할 수 있다.
먼저, 단열 팽창, 압축 과정은 외부로부터 열의 출입이 없는 경우라고 할 수 있다. 그러면 외부와 열에너지 전달이 일어나지 않아 내부에너지 E는 ‘부의 일(-W)’이 된다. 그래서 계가 일을 하면 내부에너지는 그만큼 감소하고, 계가 외부로부터 일을 받게 되면 내부에너지는 그만큼 증가한다.
둘째로 자유 팽창은 계와 주위 사이에 상호 열전달이 없고, 계가 일을 하지 않는 단열 과정이다. 그래서 열 Q와 일 W가 0인 경우이기에 내부에너지 E 또한 0이 된다.
셋째, 등적과정이다. 열역학 제1법칙 E = Q - W 에서 W = 0인 경우이다. 즉 부피가 일정하다. 계가 열을 흡수하면 계의 내부에너지는 증가하고 반대로 열을 잃으면 내부에너지가 감소한다.
넷째는 온도를 일정하게 유지하고 압력과 부피를 변화시키는 과정인 등온 과정이다. 이 과정에서는 내부에너지 E = 0인 경우이므로 열 Q와 일 W가 같은 값을 가지게 된다. 등온 과정은 온도 변화가 없기 때문에 내부 에너지가 일정하고, 열에너지는 모두 일로 변하게 된다.

* 열의 일 상당량 J
열의 일 상당량은 에너지 보존의 법칙의 요체로서 단위 열을 생성하는데 필요한 기계적 일의 양이다. 그리고 열의 일 상당량 J는 ‘1 / 일의 열 상당량 A’로도 표기 가능하다.
영국의 제임스 프레스콧 줄은 열의 일 상당량을 정밀하게 측정하기 위해 실험 장치를 사용했다.

참고 자료

없음

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