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[열역학] 에너지란

⊙ 에너지란 ?에너지란 물체가 지니고 있는 물리적인 일을 할 수 있는 능력을 말한다. 실생활에서는 전용되어 생활력이나 동력 등에 대해서도 사용된다. 물체가 E라는 크기의 일을 할 수 있는 상태에 있을 때, 이 물체는 E라는 크기의 에너지를 지니고 있다고 한다. 예를 들면, 높은 곳에 있는 물체가 낙하하면 다른 물체에 힘을 미쳐서 일을 하며, 또 어떤 속도로 운동하고 있는 물체는 그 운동을 방해하려는 다른 물체에 힘을 미쳐서 일을 할 수 있다. 즉, 높은 곳에 있는 물체는 지상에 있는 물체에 비해서, 운동체는 정지해 있는 물체에 비해서 보다 큰 일을 할 수 있는 가능성을 지니고 있다. 이것을 물리학에서는 높은 곳에 있는 물체는 높이에 상응하는 위치에너지를 가지고 있으며, 운동체는 그 속도에 의해서 결정되는 운동에너지를 가지고 있다고 한다.탄성체(彈性體)의 변형에너지를 비롯하여 열에너지 ·전자기적 에너지 등, 자연계에는 여러 가지 물리적 상태에 따라 그 크기가 결정되는 많은 에너지가 있다. 또 물질 내에 보유되어 있어 화학변화에 따라 방출되는 화학에너지, 원자핵의 변환에 따라 나타나는 원자에너지 등, 물질의 화학적 결합상태나 원자핵 속에 있는 핵자(核子)의 결합상태에 대응하는 에너지도 생각할 수 있다.⊙ 에너지의 변환에너지는 상호간에 변환할 수 있다. 예를 들면, 높은 곳에 있는 물의 위치에너지는 낙하함으로써 운동에너지로 변하고, 이것으로 발전기를 회전시키면 전기에너지로 변환된다. 또 전기에너지는 전동기를 통해서 운동에너지로 변하고, 전열기(電熱器)나 전등 등을 통해서 열에너지나 빛에너지로 변한다. 또 동물의 체내에서는 물질의 화학적 변화에 의해 생긴 열에너지가 끊임없이 역학적 에너지 또는 전기적 에너지로 변환되고 있다. 그러나 이와 같은 에너지의 상호변환이 반드시 완전무결하게 이루어지는 것은 아니다. 보통 에너지변환장치에서는 에너지의 변환율을 효율(效率)이라고 하는데, 효율이 100 %에 가까운 것은 수력발전기 정도이고, 그 밖의 것은 효율이 훨씬 떨어진다. 특히 예전부터 사용되어 온 원동기인 열기관은 효율이 대단히 낮아서, 받아들인 열에너지 중에서 불과 35 %만이 기계적인 동력(운동에너지)으로 변할 따름이다. 이것은 운동에너지를 열에너지로 바꾸는 일(예를 들면, 마찰에 의해서)은 쉬우나, 반대로 열에너지를 전부 역학적인 일로 바꾸는 것은 원리적으로 불가능하기 때문이다. 일반적으로 에너지는 그 형태를 바꾸어도 변환의 전후를 통해서 그 총량은 변하지 않고 유지되지만, 이 상호변환은 반드시 가역적(可逆的)인 것만은 아니다. 이 관계는 이론상 열역학 제1법칙 및 제2법칙으로서 정식화되어 있다.

공학/기술| 2002.04.11| 2페이지| 1,000원| 조회(718)

열역학, 에너지란, 에너지의정의, 에너지의변환

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