열역학 법칙 정리

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열역학 법칙, 화공과 면접 자료

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열역학 법칙 정리

1. 열역학 제 0법칙
계에 물체 A와 C가 열적 평형상태에 있고 B와 C가 열적 평형상태에 있으면 A와 B도 열평형상태에 있다는 법칙이다. 즉 A와 B를 접촉하면 곹바로 열평형을 이룬다. 즉 열역학 0법칙은 모든 물체는 온도라는 특성을 가지고 있으며 두 물체가 열적 평형상태에 있다면 둘의 온도는 같다.

2. 열역학 제 1법칙 (에너지 보존의 법칙)
에너지의 형태가 바뀌거나 한 물체에서 다른 한 물체로 에너지가 옮겨갈 때 항상 계 전체의 에너지의 총량은 변하지 않는다.
∆E = Q – W , E = U + Ek + Ep
• 내부 에너지 이외에 계의 변화가 일어나지 않을 때는,
∆U = Q – W (이 식은 유한 변화가 일어나는 규정된 한계점에 응용됨)
• 미소변화가 일어날 때는,
dU ≒ dQ – dW ( = δQ – δW)
• 계의 체적변화가 없는 밀폐계, ∆E = Q
• 일정압력하의 밀폐계, ∆ (H + Ek + Ep) = Q

3. 열역학 제 2법칙
닫힌 계에서 총 엔트로피(무질서도)의 변화는 항상 증가하거나 일정하며 절대로 감소하지 않는다. 즉 에너지의 흐름은 엔트로피가 증가하는 방향으로 흐르며 자연계에서 일어나는 모든 과정은 가역과정이 될 수 없다.
• Kelvin-Plank 서술 (열기관): 어떠한 기구도 사이클을 이루어 작동하면서 하나의 열저장조로부터만 열을 받아 정미 일을 생산해 내는 것은 불가능하다. 즉, 열 효율이 100%인 열기관은 없다.
• Clausius 서술 (냉동기나 열펌프): 사이클로 작동하면서 낮은 온도의 물체로부터 그보다 높은 온도의 물체로 열이 전달되는 것 이외에 주위에 아무런 영향을 일으키지 않는 장치를 만드는 것은 불가능하다. 즉, 구동 동력이 필요 없는 냉동기 제작은 불가하다.

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