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열역학

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[열역학]5장. 사이클, 증기 사이클을 안하고 넘기려다가 간단하게 작성해본다. 지난번에 카르노사이클에 대해 포스팅했다. 다시 말하자면 이상적이고 가역적인 열기관사이클이다. 열기관이라는 것은 열을 받아 일을 하는 기관(기계)를 말한다. 예를 들어 수레를 보자. 물이 위치에너지와 운동에너지를 활용하여 수레를 돌리는데 물을 위에서 아래로 하지말고 아래에서 끓여서 수증기를 위로 올려보자. 그럼 수레가 반대로 돌아가겠지. 이런게 열기관이다. 열을 이용해서 어떤 기계적인 힘을 만들어내는 것. 수레가 발전기가 되어 전기를 생성하면 터빈과 같은 원리이다. 여하튼 열기관 사이클을 보자면 오토, 디젤, 사바테, 브레이튼, 랭킨 등등이 있다. 여기서 오토, 디젤, 사바테, 브레이튼은 공기 표준 사이클이라고도 불린다. 작동유체가 공기라는 것이다. 물론 해..
[열역학]4장. 열역학 제 2법칙( 엔트로피, 카르노사이클) 열역학 제 2법칙이란 에너지이동의 방향성과 비가역성에 대해 명시한 법칙이다. 열의 이동을 생각해보자. 뜨거운 물에 차가운 물체를 넣으면, 뜨거운 물의 열이 차가운 물체로 가서 시간이 지나면 열역학 제 0법칙에 따라 온도가 똑같아진다. 이런식으로 열은 뜨거운 쪽에서 차가운 쪽으로 방향성을 지니고 있다. Q. 반대로 뜨거운 쪽도 차가워지니 반대 방향으로 기술할 수 있는것 아닌가요? A. 열의 흐름을 봐야합니다. 차가운 쪽으로 열에너지가 유입되는 것입니다. 비가역성에 대해서도 살펴보자. 물이든 주전자를 오랫동안 데우면 증기가 주전자 뚜껑을 건드리면서 소리와 함께 진동하는 것을 알 수있다. 이 진동을 자세히보면 이동거리가 있으므로 무게와 이동거리의 곱인 일에너지가 될 수있다. 즉 열에너지로 시작하여 일을 하게 ..
[열역학]3장. 이상기체(이상기체방정식, 폴리트로픽) 이상기체란 변수가 발생하지 않는 이상적인 기체라고 생각하면 된다. 뭐 예를 들어 분자의 충돌에너지로 인해 에너지가 손실된다던가 이런것들을 말한다. 분자량이 작을수록, 온도가 높을수록, 압력이 낮을수록 즉 분자끼리 충돌이 잘 안될수록 이상기체에 가깝다고 보면 된다. 이상기체상태방정식이란 것을 보자. PV=RT (P:압력, V=부피, R=기체상수, T=온도) Pv=mRT, v=V/m (비체적) (m:질량) 이런 방정식이 있다. 뭐 특별한건 없다 F=ma 처럼 기본상식처럼 알아두면 되는식이다. 정적비열과 정압비열에 대한 것은 지난 포스팅때 말한 것 같은데, 다시한번 살펴보자. 비열이란 것은 온도만의 함수로, 온도가 올라가는데 얼마나 열전달량이 많아야 하는지 보는 지표라고 보면된다. 물을 1도 올리려면 라이터로..
[열역학]2장. 열역학적 열량과 일량(절대일, 공업일, 열역학 제 1법칙, 엔탈피) 열역학에서 열량은 일량으로 전환된다. 반대로도 마찬가지이며 이게 열역학 제 1법칙에 관한 것인데 조금 있다 다루기로 하고. 먼저 절대일과 공업일이라는 것이 있다. 이름을 어렵게 지었는데 나름대로 다시 정의하면 절대일은 순수유체일, 공업일은 강제일 정도가 되겠다. 무슨 말인고 하니 주사기 끝을 막은 실린더를 예로 들어보자. 피스톤을 눌러서 공기를 압축시켜보자. 피스톤을 누르는 힘과 이동거리가 에너지가 되어 유체에 전달된다. 부피가 작아지고 온도가 상승하고 등등.. 이건 강제일이다. 즉 공업일이라는 뜻이다. 이번엔 피스톤을 누르고 있던 손을 놔보자. 그럼 압축된 공기가 피스톤을 밀어내면서 부피가 다시 커지면서 일을 한다. 순수하게 유체가 한 일이다. 이게 절대일이다. 절대일과 공업일을 밀폐계와 개방계로 나누..
[열역학]1장.개론(계의 종류, 열량, 열역학 제 0법칙) 계의 종류는 크게 3가지로 개방계, 밀폐계, 절연계 이렇게 나뉜다. Open, Closed, Isolated system를 해석한 것으로 절연계는 고립계라고도 불린다. 이것을 나누는 기준은 질량유동이 있는가, 에너지의 교환이 있는가 이 두가지로 본다. 개방계는 둘다 가능하다는 것. 밀폐계는 질량유동은 없으나 에너지의 교환은 있다는 것. 절연계는 둘다 안된다는 것이다. 풍선을 예로 들어보자. 풍선을 입으로 불면 공기가 풍선안으로 들어간다. 즉 질랑유동이 있고 들어가는 공기의 온도나 외부의 온도에 의해서 열량이 전달된다 이런게 개방계. 풍선을 입으로 불고 묶은다음에 놔둬보자. 풍선 안으로 질량이 들어갈 수 없다. 하지만 주변의 공기온도에 따라 풍선 내부의 온도가 달라질 수 있다 이런게 밀폐계 공기가 찬 풍선..

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