열환경공학
목 차 Ⅰ 열 Ⅱ 열량 Ⅲ 열역학 제0법칙 Ⅳ 열의 전달 V 열 효율 VI VI 열역학 제1법칙 열역학 제1법칙
1.1 열의 정의 뜨거운 기운, 물건을 태우거나 데우는데 필요한 힘
1.2 열의 척도 온도 (Temperature) 1)상용온도 : t a. 섭씨온도(Celsius temperature) : (℃) 물의 어는 점을 0℃ 끓는 점을 100℃ b. 화씨온도(Fahrenheit temperature) ; (℉) 물의 어는 점을 32℉ 끓는 점을 212℉ > 100등분 > 180등분
- 섭씨온도( )와 화씨온도( )사이의 관계식 - 섭씨온도( )와 화씨온도( )사이의 관계식 212 32 100
- 섭씨온도( )와 화씨온도( )사이의 관계식 ∴
예제1) 섭씨온도( )와 화씨온도( )사이가 같아지는 온도는 몇 도 인가? 로 하여
2) 절대온도(absolute temperature) : T 물질의 분자간의 열 운동이 정지된 상태를 기준으로 한 온도를 열역학적으로 도달할 수 있는 최저온도(-273.15℃, -459.67℉)를 기준으로 정의된 온도
a. 켈빈(Kelvine)의 절대온도 ⇒ 섭씨온도를 기준으로 한 절대온도 = 열역학적 절대온도 T 또는 또는 K (단위 : K) ∴
b. 랭킨(Rankine)의 절대온도 ⇒ 화씨온도를 기준으로 한 절대온도 ∴
100℃ 373.15K 212℉ 100 180 0℃ 273.15K 32℉ 32 0℉ 273.15 459.67 -273.15℃ 0K -459.67℉ 절대0도
2. 열량 (Quantity of heat) 1) 열량의 표시단위 a. kcal : 표준 대기압 상태에서 순수한 물 1kgf을 1℃ 높이는데 필요한 열량을 1kcal라 한다. b. B.T.U (British Thermal Unit) : 영국계 열량단위 표준 대기압(760mmHg)상태에서 순수한 물 lb(파운 드)를 1℉높이는데 필요한 열량을 1B.T.U 라한다.
c. C.H.U (Centigrade Heat Unit)= P.C.U (Pound Celcius Unit) : 순수한 물 1lb를 1℃높이는데 필요한 열량을 1 C.H.U라 한다. d. kJ (Kilo Joul)
2) 비열 (Specific of heat) : C [kJ/(kg℃)] 어떤 물질 1kg(단위질량)을 1℃(단위온도)높이는데 필요한 열량(kJ)
3) 열량 : Q [kcal, kJ] m=물질량(kg)
3. 열역학 제0법칙 (열평형의 법칙) - 온도가 서로 다른 두 물체를 혼합할 때, 열 손실이 없다고 가정하면 온도가 높은 물체는 열량을 방출(-)하고, 온도가 낮은 물체는 열량을 흡수(+)하여 두 물체 사이에 온도 차가 없이 “열평형상태”에 도달하게 된다. (방출열량 = 흡입열량)
4. 열의 전달 1) 열전도(heat conduction) Fourier 열전도 법칙 : 고체내부의 열이동 →( S )←
2) 대류(convection) 유체가 부력에 의한 상하운동으로 열전달 하는 것으로 액체 또는 기체와 고체표면 사이의 열 이동 - 강제대류 : 송풍기나 펌프와 같은 외부수단에 의함 - 자연대류 : 유체의 온도 차 때문에 생긴 밀도의 차로 인한 부력에 의해 자연적으로 일어나는 대류
3) 열복사 (heat radiation) 복사에 의한 열전달 전자기파의 형태로 물체로부터 방사된 에너지에 의한 열이동 - 스테판-볼츠만(Stefan-Bolzmann)법칙 흑체의 단위면적에서 방사되는 에너지의 양은 표면 절대온도의 4제곱에 비례한다.
- 스테판-볼츠만(Stefan-Bolzmann)법칙
5. 열효율(η)
6. 열역학 제1법칙 =에너지 보존의 법칙 “에너지보존의 법칙”을 열 현상에 확장 적용한 식으로 일량(W)과 열량(Q)은 본질적으로 동일한 에너지로 일량은 열량으로, 열량은 일량으로 상호 환산이 가능하다고 가정한“가역법칙”이며, 양적 법칙이다.
6. 열역학 제1법칙 =에너지 보존의 법칙
감사합니다.