열역학 개념의 이해

소개

열역학 전체적인 개념의 이해에 대한 것입니다.
어떤 개념이 어떤 필요에 의해 나왔고, 그것이 어떤 방식으로 쓰이는지에 대한 설명이 있습니다.

목차

01. 화공이란? / 열역학 개념과 온도 / 내부에너지
02. 열역학 제 1 법칙
03. 엔탈피
04. 열용량
05. 증기압
06. 잠열
07. 임계점
08. 포화
09. 이상기체
10. 실제기체
11. 상태방정식
12. 대응상태의 원리
13. 비중심 인자
14. 엔트로피
15. 열역학 제 2 법칙
16. 카르노사이클
17. 깁스에너지
18. 잠재에너지
19. 퓨개시티
20. 활동도
21. 혼합물과 부분성질
22. 이상용액
23. 상평형
24. 안정/불안정/준안정
25. 기포점과 이슬점
26. 상률

본문내용

열역학 개념의 해설
화공 : 물질을 다루는 학문
화공 열역학 : 물질과 그 물질의 에너지를 다루는 학문

PART 01-1. 열역학 개념과 온도

1) 온도 : 열역학에서 가장 기본적 개념 - 열성학적 물성

2) 열역학 제 0법칙
A와 C가, B와 C가 열적평형이면,
A와 B는 열적 평형상태이다.

A,B,C의 부피, 압력은 서로 다를 수 있다.


PART 01-2. 열의 개념

1) 열역학에서의 열?
저장이 아니라
에너지의 이동 형태 (고온에서 저온)
에너지가 열의 형태로 이동 한 후 내부에너지로 저장한다.

EX)
50℃ 물체 만지면 뜨거움 / 0℃ 물체 만지면 차가움 → 에너지의 이동 → 열이 발생

PART 01-3. 내부에너지
★가장 중심이 되는 기본 개념

컵에 담긴 70℃ 물은 에너지 양을 모르지만 고유의 에너지를 가짐
미시적 관점 : 모든 물질의 분자는 끊임 없이 운동 - 회전 진동 전이 + 인력 반발력 ....

이로인해,
운동에너지(개별 분자의 질량, 이동속도)
위치에너지(분자 간 인접 정도, 상호 간의 힘의 차이)
분자 자체 에너지(분자를 구성하는 원자의 갯수, 구조에 따라 변화)를 가진다.

기계적인 일이 열에너지로 변환 될 때, 에너지가 어떤 형태로 존재 할 것인가?
내부에너지 = 물질에 저장된 에너지
물질이 외부와 고립되어 있다면, 그 에너지는 물질에 보존 = 열역학 제 1법칙

★내부에너지는 절대 값이 중요한 게 아니고 어떻게 '변화' 하는가가 중요하다.
온도, 압력, 조성에 따라 변화하는 수학적 함수
물질에너지 계산에 직접 활용되는 도구로 사용되지 않는다.
열역학 제 1법칙 원리 제공에 더 큰 의미가 있다.
계산 시에는 엔탈피가 사용된다.

<중략>

'혼합물의 기포점 ≠ 이슬점' 이라는 사실은 액 → 기, 기 → 액 상변화 시 T, P가 변화한다는 말과 같다.
물+에탄올 액 → 기 최초의 기포가 발생하여 액체 전부가 기화 할 때 까지 온도는 계속 증가한다.
이때, 최초의 기포가 발생하는 T가 기포점, 액체 전부가 기화되는 T가 이슬점이다.
이같이 순수/혼합물의 기포점과 이슬점은 T, P, 조성의 함수로
물질의 상변화가 시작되거나 종료되는 지점이다.

참고자료

· 없음