(1st & 2nd Laws of Thermodynamics)

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1 (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

2 • 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

3 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

4 13.2 열역학 제1법칙 열: 에너지의 한 형태

5 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

6 13.3 열기관과 열역학 제2법칙

7 예제 13.3 열기관의 열효율 연소 단계 동안 2,000J의 열을 흡수하고, 배기 기체로 1,500J을 잃 는 열기관의 열효율을 구하시오.

8 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

9 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?

10 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.

11 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.