2장 에너지 보존에너지 (energy)에너지; 일을 하는 능력 에너지의 상태; potential energy와 운동에너지 (kinetic energy) Potential energy; 에너지가 저장되어 있는 상태로 실제로는 아무 일도 하지 않는 것을 의미 운동에너지; 이동에너지에너지의 형태화학결합에너지, 전기에너지, 자기(magnetic)에너지, 기계에너지, 복사에너지 등 복사에너지는 적외선, 가시광선, 자외선 등과 같은 전자기 복사를 포함 에너지의 형태는 각기 다르지만 이들 에너지 모두는 상호 전환될 수 있음열역학 법칙 (laws of thermodynamics); 시간의 변화 속에서도 변하지 않는 물질과 에너지 사이의 형태를 관찰한 것에 기초를 둠 제1법칙 (에너지 보존의 법칙); 에너지는 생성되지도 소멸되지도 않는다. 제2법칙 (entropy 법칙); 에너지는 엔트로피 (무질서)가 증가하는 방향으로 이동한다에너지의 흐름에너지의 흐름: 에너지의 총합은 유지되고 에너지 변환시에 생기는 에너지 소실은 사용 불가능한 열에너지로 바뀐다. 이러한 열은 계의 무질서도를 높인다. (따라서 에너지는 단일 방향으로 흐른다.)자유에너지 증가반응 (흡열반응) ∆G = +686 kcal/mole생명에 적용되는 에너지의 원리자유에너지; 어떤 시스템의 내부 에너지 중에서 실제로 일로 변환가능한'자유로운'에너지를 뜻한다 자유에너지 증가반응(Endergonic Rx) ~ 에너지 투입으로 고에너지 화합물 생성- 광합성. 자유에너지 감소반응(Exergonic Rx) ~ 에너지 방출 반응 – 유산소 호흡.자유에너지 감소반응 (발열반응) ∆G = -686 kcal/mole{nameOfApplication=Show}
물리화학(Physical Chemistry)-. 물리학 이론 및 물리적 측정수단을 사용해서 얻은 결과를 이용하여 물질의 구조 및 화학 변화 등의 화학적 성질을 연구하는 화학의 한 분야. 17세기 말, 열역학의 기초가 확립되어 화학적인 여러 문제에 적용할 수 있게 되면서 학문 적 체계가 이루어졌고, 그 후 통계역학이 진보하면서 거시적 현상과 미시적 현상의 관계 가 명확해짐에 따라 큰 발전을 이루었으며, 이론적으로는 양자론, 실험적으로는 분광학 및 X선 해석 등을 통하여 많은 과제가 해명. -. 과거에는 물리화학을 물리학과 화학과의 경계영역의 분야로 생각하였으나, 현재는 화학 자가 물리학적 수법을 사용하고, 물리학자도 화학적 물질을 취급하게 됨에 따라 이 두 분 야가 서로 겹침으로써 만들어진 분야로 생각하게 되었음. 그런 의미에서 같은 분야를 물 리학적으로 연구할 때 화학물리학이라고 부르기도 하지만, 본질적으로는 구별하지 않음.물리화학의 여러가지 분야화학 열역학 : 열과 일의 관계 및 물리적, 화학적 과정에서의 상호간 변화를 다루는 분야화학 동역학 : 화학반응 속도, 화학반응의 생성기작(mechanism)을 다루는 분야이론 화학 : 원자, 분자의 성질을 기술하기 위한 수학적 모델의 공식화를 다루는 분야분광학 : 물질과 전자기 복사선과의 상호작용을 다루는 분야계(system)와 계 이외의 부분이 가상적인 경계에 의해서 격리되어 있는 공간.계(system)는 일정량의 물질과 공간을 포함해야 하며, 계의 상태를 기술할 수 있는 몇 가지 변수(예를 들면, 온도, 부피, 엔트로피)를 포함해야 하며, 크게 고립계(isolated system)와 닫 힌계(closed system), 열린계(open system)로 분류한다.-. 고립계 : 주위와 물질 및 에너지 교환이 불가능한 경계를 가지고 있는 계. -. 닫힌계 : 주위와 에너지는 교환할 수 있으나 물질은 교환할 수 없는 경계를 가지고 있는 계. -. 열린계 : 주위와 물질 및 에너지를 교환할 수 있는 경계를 자지고 있는 1 에 있는 물질계가 어떤 변화를 받아서 상태 2 로 이행하였을 때, 일반적으로 외계도 변화를 받는데, 상 태 2 에서 상태 1 로 되돌리는 과정이 있어, 그로 인해 외 계도 포함하여 완전히 원래의 상태 1 로 되돌릴 수 있을 때, 이 변화과정을 가역과정이라 한다.기본단위와 각종 단위계단위계는 길이, 질량, 시간, 온도 등을 나타내는 기본단위와 이로부터 물리학의 법칙 및 정 의에 의해 유도되는 힘, 압력, 열량 등을 나타내는 유도단위로 구성된다.절대단위계(물리단위 또는 질량단위) : 질량을 기본으로 하는 단위로서 질량(mass)이 어떤 물체의 고유한 양으로 측정 장소에 따라 변하지 않 는 절대적인 값을 가진다.공학단위계(무게 또는 중량단위) : 무게, 힘을 기본으로 하는 단위로서 무게(weight)는 어떤 물체에 작용하는 중력의 크기, 즉 절대단위인 질량에 중 력 가속도를 곱하여 얻어지는 양이므로 동일 질량이라 할 지라도 특정장소에 따라 중력가속도가 다르기 때문 에 달라질 수 있다여기서, W 는 무게, m 은 질량, g 는 중력이며, 단위는 g중, kg중, N 등으로 힘의 단위와 같다.무게를 측정할 때 말하는 kg 은 엄밀히 말하면 지구에서의 중력가속도 값(9.80665 m/sec2) 이 포함된 'kg중' 이라는 단위를 써야 한다. 그렇지만 무게와 질량이 똑같은 이유는 질량을 재는 기준을 지구에서 정했기 때문이다.질량과 무게물체에 무게가 생기는 이유 우주상에 질량이 있는 모든 물체는 서로를 잡아당기고 있다. 사람과 사람, 사람과 물체, 물체와 물체 모두 서로 잡아당기고 있지만 그것들은 질량이 너무 작아서 못 느끼는 것일 뿐 이다. 이를 만유인력의 법칙이라고 기억하면 된다. 우리가 지구상에서 무게를 느끼는 것도 우리와 지구가 서로 잡아당기기 때문이다. 그러나 우리 몸에 비해 지구의 질량이 너무 커서 우리 몸이 잡아당기는 것을 못 느끼는 것 뿐이다.질량 : 물리학에서 모든 물질의 기본특성인 정량적인 특성치로, 물체가 힘을 받았을 때 그것 의 속도와 위치가 변하는계의 필요성1960년 국제도량형총회는 모든 분야에서 사용되는 단위를 국제적으로 통일하고자 MKS 단 위계를 확장한 국제단위계(國際單位系, SI, 프랑스어: Système international d'unités), 약칭 SI 단위를 채택하고, 이를 세계 모든 나라의 표준단위로 사용할 것을 권장하였다. 국제단위 계는 MKS 시스템(Meter-Kilogram-Second)을 발전 시킨 것으로 현재는 세계적으로 상업적, 과학적으로 널리 쓰이는 도량형으로 SI 단위계 라고 한다. 대한민국도 1961년 5월 10일 구(舊)도량형 관계법이 폐지되고 새로운 형태의 계량법이 제정되었으며, 미터법 통일사업이 추진됨에 따라 국제적인 추세에 맞추어 미터법만을 사용하 도록 법이 제정되고, 이에 따라 1964년 1월 1일부터는 토지 건물이나 수출입, 무기·항공·선 박 및 연구분야의 특수한 경우를 제외하고는 척관법이나 야드-파운드법은 거래상 또는 증 명상의 계량에서 사용이 금지되었다. 1983년 1월 1일부터는 토지 건물에 사용되는 평도 사 용이 금지되었다.SI 단위 특징-. 각 속성(또는 물리량)에 대하여 한가지 단위만 사용한다. 길이에 대하여 m 만 사용하며, 자(尺), feet 같은 단위를 사용하지 않기 때문에 단위의 수 가 대폭 줄어 들었다. -. 모든 활동분야에 적용된다. 과학, 기술, 상업 등 모든 분야에 적용될 뿐 아니라 전 세계가 같은 단위를 사용하여 상호 교류나 이해를 쉽게 한다. -. 일관성 있는 체계이다. 7가지 기본단위를 바탕으로 이들의 곱이나 비의 형식으로 모든 물리량을 나타내는 일관 성 있는 체계를 형성하여 다른 체계와의 혼합에서 오는 공식내의 인자들이 없어진다. -. 배우기와 사용하기가 쉽다. 위에 설명한 특징으로 일정한 규칙만 알고 적용하면 되므로 배우기와 사용하기가 쉽다.국제단위계(國際單位系, SI, 프랑스어: Système international d'unités)1, SI 기본 단위SI 단위는 절대단위계와 동일하며 4종류의 기본량인 길이(m), 질량()국제 킬로그램 원기는 밀도가 21.5 g/cm3 인 백금 90%, 이리듐 10% 합금으로 만들어진 직 경과 높이가 각각 39 mm 인 원기둥(cylinder) 이다. 이 원기의 질량으로 1 kg 을 정의하기로 하였다. 이 원기는 국제도량형국(파리 교외 소재)에 보관되어 있으며, 원기와 똑같이 만들어 져 정밀하게 비교·측정된 부원기(副原器)가 미터조약 가맹국에 분배되어 각각 그 나라의 원 기로 사용되고 있다.4) 전류 단위 : Aampere(A)는 무한히 길고 무시할 수 있을 만큼 작은 원형 단면적을 가진 두개의 평행한 직 선 도체가 진공 중에서 1 m 간격으로 유지될 때, 두 도체 사이에 매 m 당 2×10-7 N 의 힘을 생기게 하는 일정한 전류이다.(CGPM, 1948, 9차)6) 물질량 단위 : molmole(mol)은 12C 의 0.012 kg 에 있는 원자의 개수와 같은 수의 구성요소를 포함한 어떤 계 의 물질량이다. mol 을 사용할 때는 반드시 구성요소를 명시해야 하며, 이 구성요소는 원자, 분자, 이온, 전자, 기타 입자 또는 이 기타 입자들의 특정한 집합체가 될 수 있다.(CGPM, 1971, 14차)8) 보조 단위인 평면각 : radradian(rad)은 한 원의 둘레에서 그 원의 반지름과 같은 길이의 호를 자르는 두 반지름 사이 의 평면각이다. 다시 말해서 원의 반지름과 같은 길이의 원둘레에 대한 중심각이다. 예를 들 어 직각은 π/2 rad 가 되는데 이는 원의 둘레가 반지름의 2π 배이기 때문이다.5) 열역학적 온도 단위 : Kkelvin(K)은 열역학적 온도 단위로 물의 삼중점의 열역학적 온도의 1/273.16 이다. 이에 부 가하여 다음 식으로 정의된 섭씨 온도(℃, 기호 t)도 사용한다.(CGPM, 1967, 13차) t = T－T0 여기서, T0 = 273.15 K 로 정의.7) 광도 단위 : cdcandela(cd)는 주파수 540×1012 Hz 인 단색광을 방출하는 광선의 복사도가 어떤 주어진 방 향으로 매 스테라디안당 16)° = (π/648000) rad면적hectareha1 ha = 100 a = 10000 m2부피literl or L1 L = 1 dm3 = 0.001 m3질량톤t1 t = 1000 kgSI 단위와 함께 쓰이는 비 SI 단위유도량이름기호SI 단위로 나타낸 값힘dynedyn1 dyn = 10-6 N압력atmatm1 atm = 101 315 N·m-2 (Pa)압력torrTorr1 torr = (101315/760) N·m-2압력mmHgmmHg1 mmHg = 13.595×980.65×102 N·m-2에너지ergerg1 erg = 10-7 J에너지caloriecal1 cal = 4.186 J에너지electron volteV1 eV = 1.6021892×10-19 J점성도poiseP1 P = 0.1 Pa·s동점성도stokesSt1 St = 102 m2/sSI 단위와 함께 쓰이는 비 SI 단위유도량이름기호SI 단위로 나타낸 값길이angstromÅ1 Å = 0.1 nm = 10-10 m길이nautical milenm1 nm = 1852 m속력knotkn1 knot = 1 nm per hour = (1852/3600) m/s면적area1 a = 1 da m2 = 100 m2면적barnb1 b = 10-28 m2압력barbar1 bar = 105 Pa압력millibarmbar1 mbar = 1 hPa = 100 Pa압력atmosphereatm1 atm = 1013.25 nbar = 1013.25 hPa = 1.01325×105 Pa비 SI 단위로부터 SI 단위로의 환산계수의 예유도량SI 단위비 SI 단위SI 단위로의 환산계수길이mμ(micron)1×10-6Å1×10-10in0.0254ft0.3048yd0.9144mile1.60934×103면적m2a(아르)1×102ha(헥타아르)1×104in26.45160×10-4ft29.29030×10-2acre(에이커)4.0468×103체적(부피)m3L(리터)1×10-3in31.6387×10-5ft32.63168×10-2gal(갤론)3.7}
- 기든스과 비판사회학회두 권의 책 내용 정리 및 비교 / 평가 -(주제 : 사회조직)*과 목 명 : 사회학개론*담당교수 : 장상철 교수님*학 과 : 경영학과*이 름 :*제 출 일 : 16. 1. 24서론사회조직의 ‘관료제’ 라는 것을 주제로 비판사회학회와 기든스 서적을 읽은 내용을 정리한 것을 토대로 비교 및 비판한 내용을 다룰 것이다. 주요 논점은 관료제의 특성과 순기능 및 역기능이다. 비판사회학회는 관료제의 순기능과 역기능을 일반적으로 다루었다고 생각한다. 많은 고민과 세심한 고민의 흔적이 찾아볼 수 없었다고 생각한다. 하지만 기든슨에서는 많은 고민의 흔적을 찾게 되었고 필자 또한 많은 생각과 비판의식을 갖고 접근하게 되었다. 필자는 기든슨 서적에서 관료제 역기능을 비판하였던 부분애 대해 초점을 맞추었다. 그들이 비판한 부분도 동의하는 부분도 있었지만 비동의한 부분도 많았기 때문이다. 필자는 의견이 옳은 것은 아니다. 하지만 지금까지 경험지식을 바탕으로 논리적으로 설명하려 한다.본론비판사회학회는 사회집단과 조직을 대표하는 것이 바로 ‘관료제’ 로 정의한다. 이러한 관료제가 가진 주요 특성은 업무분담, 위계질서, 성문화된 규칙, 몰인격적인 인간관계, 기술적 자질과 전문성에 의한 평가로 보고 있다.첫 번째 업무분담은 철저하게 잘 구분되어 있다고 생각한다. 공백이 발생하지 않도록 이루어져 있으며 책임을 정확히 질 수 있도록 업무구분은 명확하다. 관료제가 가지고 있는 가장 큰 장점이라고 생각한다.두 번째 위계질서 또한 마찬가지이다. 계급과 직위를 부여받아 하급자에게는 권한을 행사하기도 하지만 상급자에게는 감시와 통제를 받는다. 비판사회학회는 감시라는 것을 크게 다루지 않는다. 반면 기든스에서는 감시라는 것을 자세히 다룬다. 내 자신을 포함한 조직라인에 있는 구성원의 행동은 모두 감시되고 있으며 심지어 생활하고 있는 건물이나 환경까지 감시체계속에 있다는 것이다. 관료제는 관료의 지배로 표현한다. 모든 조직과 시스템을 지배하기 위해 존재한다는 것이다. 지배는 곧 감시이며 모든 것을 감시된다는 것이다. 필자는 여기에서 진지하게 생각해 보았다. 관료제는 감시를 통한 시스템이다. 사실이다. 하지만 이렇게 역기능만 작용하는 것인가? 물론 아니라고 답할 수 있다. 감시가 없는 곳에서 어떻게 개개인의 맡은 업무를 제대로 처리할 수 있을까? 그럼 감시가 아닌 상급자 하급자가 서로 커뮤니케이션을 통한 개방된 공간에서 업무를 처리한다면 그게 더 효율적일까? 모두 어떠한 것에도 정확한 정답은 없다. 상황에 따라 다르기 때문이다. 하지만 적어도 관료제가 감시를 통해 더욱 철저히 본인의 업무를 책임지는 기준이 된다는 것에는 순기능이라고 생각한다.세 번째 성문화된 규칙이다. 성문화된 규칙에 지나치게 통제를 받으며 관료가 과도하게 규칙에 동조하고 있다. 형식주의적으로 규정과 절차에 따라 업무를 처리하기만 한다. 쉽게 말해 융통성은 결여된다. 그리고 상층에 있는 관리자의 자기보호적 행동으로 하층을 지나치게 관리하다 보면 결국 조직의 효율성을 저하시킨다. 조직의 규모와 관계가 복잡히 연결되어 변화에 대해 대처가 느리고 제도의 개혁을 어렵게 한다. 규정과 방침 그리고 업무절차는 말로 할 수 없을 정도로 복잡하고 체계적인 것이다. 하지만 효율성이 없는 건 사실이다. 어떤 업무를 처리할 때 단시간에 처리할 수 있는 것도 결재라인과 행정처리 시스템은 장시간을 필요로 하게 된다. 여기에서 자칫 어떤 절차가 곧 목표가 되어버린 현상이 발생될 수 있다. 예를 들어 민원인 입장에서는 민원이 빨리 처리되고 무언가 결과를 확인하고 싶은데 관료는 이러한 민원이 해결에 주목하는 것이 아닌 개개인의 맡은 업무에만 빠져 틀에 박히는 현상을 볼 수 있다는 것이다. 이러한 현상은 관료의 역기능이 틀림없다. 그렇다고 여기서 끝은 아니다. 체체를 변화시키든지 실무자에게 보다 넓은 판단과 권한을 행사할 수 있는 예외 규정이 필요하다고 생각한다. 살아있는 관료조직을 만들어야 한다는 것이며 그 것은 구성원 조직이 교육과 훈련이 필요하다고 생각한다.네 번째 몰인격적인 인간관계이다. 예를 들어 동사무소에 방문을 한다. 그는 신분증을 가지고 오지 않아 주민등록등본 발급을 받을 수 없는 상항이다. 동사무소 직원은 신분증이 없으면 절대 발급이 안된다고 말한다. 이 것은 몰인격적인 모습이 아니라고 생각한다. 규정과 방침에 따른 것이지만 신분증 없이 발급을 허용하면 자칫 악용의 소지가 있기 때문이다. 이번에는 신분증을 가지고 동사무소 업무가 종료되는 시간에 방문을 한다. 동사무소 직원은 업무가 종료된 관계로 업무처리가 안된다고 말한다. 이것은 필자는 몰인격적인 인간관계라고 생각한다. 동사무소 직원이 조금만 자신의 시간을 할애하여 업무를 처리하면 민원인에게는 불편함을 해결하여 줄 것이다. 업무종료 시간에 주민등록등본을 발급받아 준 것은 규정을 위반한 것도 아니며 악용의 소지도 없는 것이다. 하지만 직원의 희생이 필요하다. 현대사회 관료제는 바로 이런 부분에 개선과 발전이 필요하다고 생각한다. 무조건적으로 몰인격적인 체계는 아닌 것 같다. 하지만 희생, 인내, 노력이 요구되며 이 것 또한 교육과 훈련이 필요할 것이다.다섯 번째 자질과 전문성으로 승진과 평가의 기준이 된다. 능력이 뛰어난 것보다 남에게 피해주지 않고 조직에게 실수하지 않으며 성실히 근무하면서 전문성을 입증할 수 있는 자격증을 갖춘자는 승진한다는 논리이다. 하지만 꼭 그렇지는 않는 것 같다. 관료제가 가지고 있는 평정제도의 판단기준에는 성실함만 있는 것이 아니다. 조직에 대한 기여도와 개인의 발전성과 인간관계 등 상·하급자의 종합의견을 통해 평가되기 때문이다. 물론 과거 관료는 전문성과 자질로만 판단했던 시절이 있었다. 하지만 지금은 많이 변화되었다고 생각한다. 능력 또한 반영되어 승진의 기준이 되기 때문에 소극적으로 조직에 기여하는 것이 아닌 능력에 따라 승진의 기회는 더욱 열려있다고 판단한다.기든스의 관료제 내용 중 공식적관계와 비공식적관계에서는 공식적관계만을 중요시 한다. 비공식적관계에서 나타낼 수 있는 성과와 효율성을 무시한다. 절차와 규칙이 중요한 것이며 그 외 비공식적 기준은 관심이 없다. 로버트 머턴은 관료제 자체가 해로운 결과를 가지고 있다고 주장한다. 관료제는 문서화된 규칙과 절차를 엄정하게 따르며 훈련된다는 것이다. 자신의 판단과 창의적인 해결책은 중요하지 않다. 관료의 객관적 기준이 중요하다. 또 절차를 너무 중요시 하는 나머지 절차가 목적이 되어버릴 수 있다고 한다. 기계적시스템을 관료제로 표현하면서 이 것은 의사소통이 없으며 기계처럼 움직인다. 필자는 개인적으로 관료제를 과다하게 비판했다고 생각한다. 그래도 지금 현대사회 관료제는 이렇게까지 딱딱하고 의사소통이 막혔으며 기계처럼 움직이는 시대가 아니라고 생각한다. 산업혁명 초기 관료가 겪었던 역기능을 지금은 민주화 되었다고 생각한다. 관료가 가지고 있는 문제 중 흔히 공무원은 ‘철 밥통’ 이라고 불려졌으며 지금도 사회속에서 불려지고 있는 것 같다. 봉급이 적은편에 출근하면 할 일도 없고 퇴근시간만 되면 칼퇴근하는 분위기가 대부분이기 때문에 생겨났다. 하지만 이제는 그렇지도 않다. 고객이나 민원인은 불만이나 부당한 일이 있으며 인터넷이라는 사이버공간에서 이의를 제기할 수 있기 때문이다. 이렇게 가능하게 한 건 바로 매체의 발달이라고 생각한다. 현대사회 속 스마트폰의 정착은 더욱 더 박차고 관료에 있는 공무원을 압박하는 것 같다. 공무원이 가만히 앉아만 있어도 되는 시대가 아니다. 이러한 결과로 관료제 또한 변화를 많이 겪었다. 상대방 응대, 창의적 방안, 조직활성화 등 적어도 기계처럼 움직이고 성과와 효율성을 무시하는 관료는 이제 거리가 멀어지고 있다고 생각한다.
기계요소설계I 보고서(안전율의 선정에서 고려사항)학습과목명기계요소설계I담당교강사노원호 교수님작성자 성명작성자 생년월일841002제출일자2016. 10. 19□ 안전율의 선정- 안전율의 선정에서 고려되는 사항은 다음과 같다.① 재질 및 그 균질성에 대한 신뢰도일반적으로 연성재료는 내부 결함의 강도에 대한 영향이 취약재질에 비하여 작고, 탄성 파손개시 후에도 곧 파괴가 수반하지 않으므로 신뢰도가 높고, 따라서 연성재료에 대하여 안전율을 작게 한다. 또 재료는 인장, 굽힘에 대해서는 기계적 성질이 잘 조사 되어 있으나전단, 비틀림, 압축 등의 응력에 대히서는 아직 불명한 점이 많으므로 그와 같은 경우에는 안전율을 크게 잡는다.② 하중견적의 정확성의 대소관성력, 잔류응력 등은 가끔 잊게 되어 고려하지 않는 수가 많고, 생략하여 생각하지 않는 경우가 있다. 또 유도전 하중이 작용하는 겨우, 그 복잡성 때문에 보통 생략하는 경우가 많다. 따라서 이과 같은 경우에는 안전율을 크게 잡고, 그 부정확을 보완하여야 한다.③ 응력계산의 정확도의 대소형상이 간단한 것 및 응력의 작용상태가 단순한 것만에 대하여 응력을 정확하게 계산할 수 있을 뿐이고 보통은 사용상태에서 가장 가까운 조건 아래서 여러 가지 가정을 설정하여 계산을 하고, 다시 계산 도중에 고차의 항을 생략하는 수가 있으므로 진실의 응력치를 계산 할 수 없다. 따라서 이 가정과 생략항이 적을수록 정확한 응력치를 얻을 수 있고 안전율도 작게 잡을 수 있다.④ 응력의 종류 및 성질의 상위기계 및 구조물의 구성 부분에 작용하는 응력에는 인장, 압축 비틀림, 굽힘, 전단력 등이 있고 하중에는 정하중, 동하중이 있고, 동하중의 경우 다시 변동하중으로 작용하는 경우도 있으며, 변동하중에는 균일한 변동과 주기적인 변동이 있으므로 하중의 종류에 따라 안전율도 바뀌어 지는데 정하중의 경우 작게 취할 수 있다.⑤ 불연속 부분의 존재단달린 축의 경우와 같이 불연속 q분이 있으면 그곳에서 응력 집중이 생기므로 이때에는 안전율을 크게 잡아야 하고 이 응력 집중이 재료의 강도에 미치는 영향, 즉 노치에는 동일 재료에 있어서도 정하중을 받는 경우와 동하중을 받는 경우는 아주 다르다. 또 재료가 다르게 되면 노치 효과의 민감성이 다르므로 안전율도 다르게 되고, 취성재료가 저온에서 동하중 특히 반복하중을 받는 경우에는 노치 효과에 주의해야 하며, 이때는 안전율을 상당히 크게 잡아야 한다.
열역학 I : 온도, 열, 열전달Newton 운동 역학의 과정1. 1체 문제 (질점) : 병진운동, 진동운동3. 2체 문제 : 병진, 회전, 진동운동 가능2. 충돌4. 강체 (rigid body)무수히 많은 질점으로 구성되며, 병진, 회전운동이 일어난다.질점들의 상호 간격은 일정하게 유지된다 (가정)이상적 고체로 절대로 변형되거나 부서지지 않는다.실제의 물질은?개 이상의 원자나 분자로이루어진다.* 이 숫자는 얼마나 큰 수인가?모든 물질은 원자(atom)로 구성되어 있다 : Brown 운동 (1827년 식물학자 R. Brown)1905년 A. Einstein : Brown 운동의 이론적 설명 – 원자질량 계산 가능 모든 이가 원자의 존재를 믿게 됨.원자의 구성전자(electron) : 음(-)의 전기를 띤 입자원자핵(nucleus) : 원자의 중심에 위치. 전자 질량의 약 2000배양성자(proton) : 양(+) 전기를 띰 중성자(neutron) : 전기적으로 중성양성자, 중성자는 모두 3개의 쿼크(quark) 로 구성됨.쿼크(quark) : M. Gell-Mann James Joyce의 소설 「피네간의 철야(Finnegan's wake)」 '머스터 마크를 위한 3개의 쿼크(Three quarks for muster Mark!)'기본입자(elementary particle)18가지의 서로 다른 quark, 전자와 비슷한 종류의 6가지 입자(lepton)각각의 경우에 대한 반입자 (anti-particle)광자(photon)와 같은 다수의 매개입자짧은 생명을 갖는 수많은 입자들분자(molecule)헬륨(He), 네온(Ne), 금(Au) 등 : 단일 원자로 이루어진 분자수소(H2), 산소(O2), 질소(N2) 등 : 2개의 원자로 이루어진 분자이산화탄소(CO2), 물(H2O) 등 : 3개의 원자로 이루어진 분자고분자 화합물 (단백질 등) :원자 모형(model)의 변형고체(Solid)강체에 가깝지만 분자들이 자기 자리에서 진동함. 강한 힘을 가하면 휘어지거나 부서진다.결정(crystal)액체(liquid)고체와 달리 분자들이 비교적 자유롭게 이동할 수 있다. 따라서 흐를 수 있고, 특별한 형태를 갖지 않는다. 분자들 간의 거리가 기체에 비해 가까워서 잘 압축되지 않는다.기체(gas)액체와 같이 흐르며, 따라서 유체(fluid)라 불린다. 분자들 간의 상호 거리는 기체의 경우 훨씬 멀다. 쉽게 압축 혹은 팽창한다.플라즈마(Plasma)평상시 원자, 분자는 전기적으로 중성 – 고체, 액체, 기체는 중성인 원자나 분자로 이루어진다.열이나 전기적 힘에 의해 원자핵(+)과 전자(-)를 분리시키면 물질은 전기를 띤 입자들로 이루어진 plasma가 된다.예) 태양, 네온사인, 오로라 등압력(pressure)질점면적 A압력 = 힘/면적강체 - 고체 - 액체 - 기체 - 플라즈마입자운동 활발차갑다뜨겁다부력 (buoyant force)알짜힘은 윗방향이다.이 힘(부력)과 물체의 무게를 비교하여 무게가 더 크면 가라앉고, 부력이 더 크면 위로 이동한다.* 아르키메데스(Archimedes)의 원리 – 물보다 무거운 배가 왜 뜨는가?* 파스칼(Pascal)의 원리운동에너지1. 강체인 경우 : 모든 질점이 고정되어 있다.2. 강체가 아닌 경우 : 질점들이 움직인다.질점들은 운동에너지를 갖는다.어떤 것이 내부에너지일까?강체 : 분자 운동이 없다 - 분자의 운동에너지 = 0고체 : 분자 운동이 느리다 – 분자 운동에너지가 작다.기체 : 분자 운동이 빠르다 – 분자 운동에너지가 크다.모든 분자들이 같은 속력으로 움직이는 것이 아니다. 어떤 것은 빠르고 어떤 것은 느리게 움직인다. 단지, 기체의 경우 고체보다 평균적으로 분자의 운동에너지가 크다.온도(temperature) = 분자들의 평균 운동에너지뜨겁다 – 분자의 평균 운동에너지(내부에너지)가 크다 차갑다 – 분자의 평균 운동에너지(내부에너지)가 작다.속력분자수차갑다뜨겁다분자 하나하나는 Newton 법칙에 따라 움직이지만, 너무 많기 때문에 독립적으로 다룰 수 없고, 단지 평균적으로만 다룬다. - 열역학(Thermodynamics)* 통계물리학과 연결물의 끓는점과 어는점을 기준으로 섭씨와 화씨 온도 정함.절대온도 : 강체(모든 분자운동이 정지)의 온도는 절대온도 0도절대영도는 존재할 수 있는 가장 낮은 온도이다. 섭씨 영도는 절대온도 273도, 절대 영도는 섭씨온도 -273도이다.지구상에서 도달한 가장 낮은 온도 :우주의 평균 온도 :Big Bang 이론의 증거실제의 물질들은 분자운동 때문에 절대온도 0도가 될 수 없다. - 열역학열(Heat): 온도차이 때문에 한 곳에서 다른 곳으로 전달되는 에너지접촉내부에너지가 더 크다차가운 쪽은 내부에너지를 얻고, 뜨거운 쪽은 내부 에너지를 잃는다.차가운 쪽에서 뜨거운 쪽으로 에너지 전달두 물체가 도달하는 온도 :열에 의한 팽창 (thermal expansion)열부피 증가, 밀도 감소대부분의 물질은 열을 받으면 팽창한다.예외) 물(water)과 얼음(ice)얼음이 녹으면 (열을 가함) 부피가 줄어들고, 물이 얼면 (열을 빼앗음) 부피가 늘어난다. - WHY?열전달 방식 (Heat Transfer)전도(conduction) : 분자들의 충돌에 의한 에너지전달대류(convection) : 분자들의 실제 이동에 의한 전달복사(radiation) : 빛(전자기파)의 형태로 에너지전달물을 끓일때처음에는 전도에 의해 열전달열온도가 증가하면 대류에 의한 전달왜 뜨거운 물(혹은 공기)는 위로 올라가는가?온도의 증가 – 분자의 평균속력 증가 – 팽창에 의한 밀도 감소아래쪽의 물이 윗쪽의 물보다 밀도가 작다 – 아래쪽 물이 올라가고 윗물이 내려온다 (대류)복사의 정체는?빛 (전자기파, electromagnetic wave)주파수가 시 광 선자 외 선적 외 선X-선 감마선마 이 크 로 파F MA MU H F온도가 높으면 높은 주파수의 복사(빛)이 나온다.태양 : 가시광선, 지구 : 적외선유리 : 가시광선은 통과시키나 적외선은 차단 – Greenhouse 효과열역학 법칙열역학 (Thermodynamics) = Thermo (열) + dynamics (역학)내부에너지1. 분자들의 운동에너지2. 분자들 간의 상호작용 에너지3. 존재 에너지내부에너지만이 온도에 관계된다 : 온도 = 분자의 평균 운동에너지열역학 제1법칙가해진 열량 = 내부 에너지 증가 + 외부에 한 일기체열에너지1. 온도(내부에너지) 증가2. 부피 팽창 (한 일)가해진 열 =제1법칙은 에너지 보존 법칙열역학 제2법칙열접촉 前열접촉 後왜 다음과 같은 일은 일어나지 않는가?열접촉 前열접촉 後열역학 제2법칙 : 열은 스스로 차가운 물체에서 뜨거운 물체로 흐르지 않는다.열기관 (heat engine)고온저온일열손실모든 열기관에서 열이 전부 일로 전환되지 않는다.열역학 제2법칙 : 높은 온도와 낮은 온도 사이에서 돌아가는 열기관이 일을 할 때, 입력된 열의 일부만이 일로 전환되고 나머지는 낮은 열원 쪽으로 방출된다.* 열효율이 100%인 열기관은 존재할 수 없다.열효율 = 투입된 열량과 한 일의 비* 가솔린 엔진의 경우 26%만이 자동차 운동에 소모된다.제1법칙 “에너지 보존법칙” : 에너지는 생겨나거나 소멸되지 않는다. 에너지의 양(量)에 관한 법칙제2법칙 : 유용한 (고질의) 에너지 형태에서 덜 유용한 (저질의) 에너지 형태로 전환된다.모든 현상은 질서로부터 무질서를 향한 쪽으로 일어난다. 비가역성 (irreversibility)질서 (order)10개의 동전이 모두 앞면앞면과 뒷면의 숫자가 반반무질서 (disorder)물속에 잉크방울이 한 곳에 모여 있을 때질서 (order)잉크방울이 골고루 퍼져 있을 때무질서 (disorder)다음 장면은?물이 완전히 쏟아져 버리고 컵은 깨진다.엔트로피 (entropy)계의 무질서도를 나타내는 척도열역학 제2법칙 : 엔트로피는 감소하지 않는다.클라지우스(R. Clausius 1822-88) '열의 역학적 이론에 관하여': tropy (변화, 변형)계(system)와 환경(environment)물열에너지고립된 계 : 환경과 전혀 상호작용이 없다. 그릇을 통해 열전달이 안되며 물이 증발하지도 않는다.계 : 물, 환경 : 열, 대기대기2) 열린 계 : 주위와의 에너지 및 분자의 교환이 일어난다.예) 우주* 계의 엔트로피와 주위 환경 엔트로피의 합이 감소하지 않는다. * 열린 계만의 엔트로피는 감소할 수 있다.예) 생명체* 우주의 엔트로피는 항상 증가한다.엔트로피 : 시간의 화살자연 현상의 방향성 - 질서 - 무질서의 방향으로만 발생한다. 시간의 흐름 Newton역학은 시간대칭적이다엔트로피 : 정보의 척도모두 1의 눈을 가진 주사위 : 주사위는 단 한 개의 가능한 상태만을 갖는다. 정보의 수 = 0, 엔트로피 = 0정상적인 주사위 : 모두 6개의 상태수를 가지며 각 눈이 나올 확률이 1/6로 모두 같다 – 최대의 정보량 엔트로피가 최대값을 갖는다.엔트로피 : 열 평형물속에 잉크가 골고루 퍼져 더 이상의 변화가 없을 때 ; 무질서도가 최대가 되어 엔트로피도 최대가 된다. : 열적 평형상태 (equilibrium), 열죽음 (heat death)우주의 열죽음 : big bang 이후 계속적으로 엔트로피가 증가하여, 결국에는 우주공간에 물질이 골고루 퍼져 더 이상의 변화가 없는 죽음의 상태에 이를 것이라는 비관적 예측Jeremy Rifkin “Entropy”제2법칙을 통한 새로운 패러다임(paradigm) 주장 우주는 완벽한 질서에서 점점 혼란스러운 상황으로 변해간다. 그리스 Platon, Aristoteles 사상의 복원과 근대 기계문명 비판. 인류 역사나 경제제도등에 대해 제2법칙의 무분별한 확대적용 경향.Ilya Prigogine “Order out of Chaos”, “From Being To Becoming”비평형 비선형 상태는 평형에 가까운 (선형) 상태와 다르다. 현재의 은하계, 태양계와 같은 질서가 탄생할 수 있다. 생명현상도 그와 같은 예의 하나다. : 우주의 “열죽음” 상태를 피할 수 있다.1977년 “비평형 산일구조의 열역학”에 관한 연구로 Nobel 화학상 수상{nameOfApplication=Show}
에너지 보존의 법칙
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[배움] 기든스과 비판사회학회 두 권의 책 내용 정리 및 비교 / 평가 (주제 : 사회조직)
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