[열역학]열역학 제 1법칙과 2법칙

소개

열역학 제 1법칙과 제 2법칙의 전반전인 요약 글이 되겠습니다.

분량도 적절하고 내용도 꽤 좋은편이라 생각 합니다..

많이 이용해 주세요 ^^

목차

▶열역학 제 1법칙과 제 2법칙
< Intro >
▶열역학 제 0법칙
1.The First Law of Thermodynamics 열역학 제 1법칙
<1>운동에너지 (Kinetic E) 의 변화
<2>위치에너지(Potential E)의 변화
<3>내부에너지로의 확장
<4>열역학 제 1법칙의 완성
<5>Control Volume에서의 열역학 제 1법칙
2.The Second Law of Thermodynamics 열역학 제 2법칙
<1>statement of second law 열역학 제 2법칙에 대한 설명
<2>Kelvin-Planck Statement of The 2nd law
<3>Clausius Statement of The 2nd Law
<4>Control volume에서의 엔트로피 변화율 balance
<outro>열역학 제 1법칙과 열역학 제 2법칙에 대한 반성 및 견해
<Reference 참고문헌>

본문내용

운동에너지와 위치에너지는 일을 나타내고, 내부 에너지는 열전달을 나타낸다. 이를 종합하면 에너지의 변화량은 시스템 내에서의 열전달과 일의 합으로 볼 수 있고 이것을 부호를 고려하여 식으로 나타내면 운동에너지와 위치에너지, 그리고 내부에너지의 변화량을 합한 값으로 나타낼 수 있다.
결국 에너지의 보존 상태의 식이라고 할 수 있는 열역학 제 1법칙은
[일정시간동안 시스템 내부에서 변화된 에너지]
=[일정시간동안 시스템 내부로 들어오는 순수 열전달량] - [일정시간동안시스템밖으로 나가는 일의양 ] 열역학 제 1법칙
<5>Control Volume에서의 열역학 제 1법칙

앞서 살펴본 열역학 제 1법칙은 예로 들은 실린더 내부의 가스를 피스톤이 짓누르는 것과 같이 내부의 가스가 새어 나가지 않는다는 가정이 포함된 closed system(폐쇄계)이라 볼 수 있다.
시스템에 포함되는, 열역학적으로 해석할 대상의 움직임이 고정된 상태에서 고찰 한 것이 바로 이 식이다.

폐쇄된 공간에서의 가스 같은 예와는 달리 시스템으로 들어오는 입구와 출구가 있어서 어떤 유체 같은 물질이 이동을 하고 있는 상태를 열역학적으로 해석하기 위해서는 좀 더 깊은 해석이 필요하다.
control volume은 closed system 과는 달리 유체가 드나드는 출구가 있어서, 움직이는 상태의 시스템이다. 물론 입구와 출구는 한 개가 아닌 여러 개 일수 있다. 다만 입구와 출구는 짝을 이루므로 입구의 개수와 출구의 개수는 같아야 한다.
움직이는 물질의 해석은 극히 짧은 시간동안의 에너지 변화율에 대한 설명이므로 미분의 개념이 도입된다. 또한 움직이는 운동을 하므로 운동에너지, 위치에너지와, 움직이는 물질의 시간당 흐르는 질량(mass flow)을 고려하면,

[control volume 내부에서의 시간당 에너지 변화율]
= [시간 t에서 시스템 내부로 들어오는 열전달율]
- [ 시간 t에서 시스템 밖으로 나가는 일률] + [ mass flow에 따라 수반되어 들어오거나 나가는 에너지 전달율]
(control volume에서 성립되는 열역학 제 1법칙)
....................대기의 온도보다 뜨거운 물체가 시간이 지나서 대기의 온도와 같아지거나, 대기압보다 높은 상태의 용기속의 기체가 새어나와서 결국 용기의 압력이 대기압과 같아지거나, 자유낙하한 물체가 다시 위로 떠오르지 않는 등의 현상은 어찌 보면 당연한 현상들이다. 이들은 공통적으로 한쪽 방향으로의 과정만 일어나며, 아무런 외부 조건 없이 자연스럽게 다시 처음의 상태로는 돌아가지 않는다. 이 외에도 자연 상태에서 일어나는 화학반응 이라든지, 마찰, 전기저항, 물체의 소성변형 등의 과정도 한쪽 방향으로만 일어나는 현상들이다.
이를 열역학에서 비가역적 과정이라 하며 반대로 열역학적 과정을 마친 후 완전히 다시 초기 상태로 돌아가는 과정을 가역적 과정이라고 한다.

참고자료

· 없음