물리) 열역학

물리) 열 에너지

강의 들으면서 정리하는 거라 내용이 완전하지 않음.

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기체 분자 운동 : 기체의 성질은 분자의 운동.

분자 단위이자, 기체의 양 : 1mol = 22.4L = 6 * 10^23개 분자(아보가드로 수)

수증기(H_2O) 1mol = 22.4L = 6 * 10^23개 분자(아보가드로 수) = 18g

 

로버트 보일 - 자크 샤를 - 게이 뤼삭 법칙

기체의 압력, 부피, 온도를 나타내는 상태방정식 : PV = nRT (n은 mol 수)(R은 8.3145J/mole-K)(T는 절대온도)

기체 분자의 운동 에너지 : \( E_k = \frac{1}{2}mv^2 = 1.5kT \) (k는 볼츠만 상수 = 1.38 * 10^-23 J/K)

 

내부 에너지 : 기체가 가지는 총 에너지.
온도가 T이고 기체 분자의 수가 N개인 내부 에너지 : U = N * 1.5kT = 1.5nRT = 1.5PV

열역학적 계 : 연구 대상이 되는 공간의 영역이나 물질의 양을 추상화시킨 것

열역학 법칙 : http://www.ktword.co.kr/abbr_view.php?m_temp1=4305

열역학 법칙 [정보통신기술용어해설]

계가 흡수한 열 : Q = W + ΔU (열역학 제 1법칙에 해당)(역학적 에너지 보존 법칙 + 열 에너지)

열 기관에서 폐열량은 0이 될 수 없다. 즉 열효율은 항상 1보다 작다. (열역학 제 2법칙에 해당)

열역학 제 3법칙에서, 절대 0도에서 엔트로피는 0이다(완전한 결정상태). 근데 절대 0도에서 물체의 부피가 0이 되기 때문에 불가능.

 

카르노 기관 - 자바실험실

카르노 기관 : 열 기관의 폐열량이 0이 되도록 설계한 가상의 기관. 즉 열역학 제 2법칙을 위배한다.

고열원의 온도가 T_1이고, 저열원의 온도가 T_2일 때, 흡열량 Q_1과 폐열량 Q_2의 관계 : Q_1/T_1 = Q_2/T_2

카르노 기관의 열 효율 : e = 1 - Q_2/Q_1 = 1 - T_2/T_1 (열효율이 무조건 100%라는 뜻이 아님)