(1st & 2nd Laws of Thermodynamics) 제13강 열역학 제 1 & 2 법칙 (1st & 2nd Laws of Thermodynamics) 13.1 일과 열 •일 실린더 속의 기체 12장 열역학 법칙 일정한 압력 P에서 기체팽창 기체가 한 일: PV다이아그램의 곡선 아래 부분이 차지하는 면적
• 최초상태에서 최종상태까지의 행해진 일은 두 상태사이에 취해진 경로에 의존한다. • 열: 전달되는 열도 일과 마찬가지로 그 중간과정에 의존. 열 저장체로부터 열을 흡수 → 팽창 (온도는 유지) → 일 (b) 자유팽창: 열 전달 (×), 일 (×) (a) 와 (b): 최초 및 최종상태: 같음. 그러나 중간과정은 다름
원통 안의 기체가 받는 압력이 8,000Pa(=N/m2)이고, 피스톤의 면적 예제 13.1 팽창하는 기체가 한 일 원통 안의 기체가 받는 압력이 8,000Pa(=N/m2)이고, 피스톤의 면적 이 0.1m2이다. 기체에 열을 천천히 가하면, 피스톤은 4cm만큼 상승 한다. 기체가 팽창하면서 주변에 한 일을 계산하여라. 압력이 일정하 다고 가정한다. 예제 12.1 팽창하는 기체가 한 일
13.2 열역학 제1법칙 열: 에너지의 한 형태
단면적이 0.1m2인 피스톤으로 막힌 원통 안에 기체가 담겨 있다. 예제 13.2 등압과정 단면적이 0.1m2인 피스톤으로 막힌 원통 안에 기체가 담겨 있다. 기체의 압력은 열이 천천히 가해지는 동안 8,000Pa로 유지된다. 그 결과 피스톤이 4cm만큼 상승한다. 팽창하는 동안 계에 42J의 열이 가해진다면, 계의 내부 에너지 변화는 얼마인가? 예제 12.2 등압과정
13.3 열기관과 열역학 제2법칙
예제 13.3 열기관의 열효율 연소 단계 동안 2,000J의 열을 흡수하고, 배기 기체로 1,500J을 잃 는 열기관의 열효율을 구하시오.
13.4 가역 과정과 비가역 과정 • 가역 과정 • 비가역 과정 자유 팽창 모래 알갱이 첨가: 압축 모래 알갱이 제거: 팽창 준정적 과정: 계가 평형상태에 있도록 매우 느리게 진행 자유 팽창
13.5 Carnot 기관 예제 13.4 카르노 열효율 가솔린 기관의 이론상 최대 열효율은 카르노 기관으로 가정했을 때 30%이다. 이 열기관이 온도가 300K인 대기 중으로 가스를 내보낸 다면, 폭발 행정 직후의 원통 내부의 온도는 얼마인가?
13.6 엔트로피 S (엔트로피): 열역학 제2법칙에서 관련된 상태함수 • 엔트로피: 무질서의 척도 엔트로피는 무질서의 척도이며, 고립계에서는 더욱 무질서해지려는 경향 (즉, 엔트로피가 증가하려는 경향)이 있다.
예제 13.5 납 조각 녹이기 납 300g이 327℃ (600K)에서 녹을 때의 엔트로피의 변화를 계산하 여라. 납의 융해의 숨은 열은 2.45×104J/kg이다.