열역학 제1법칙과 제2법칙에 대하여 서술하시오

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열역학 제1법칙과 제2법칙에 대하여 서술하시오에 대한 보고서 자료입니다.

목차

I. 서론
II. 본론
1. 열역학 제1법칙
2. 열역학 제2법칙
III. 결론
IV. 참고자료

본문내용

열역학 제1법칙과 제2법칙에 대하여 서술하시오.
목차
I. 서론
II. 본론
1. 열역학 제1법칙
2. 열역학 제2법칙
III. 결론
IV. 참고자료
I. 서론
우리들이 일상적으로 경험하는 자연계의 현상은 열역학에서 2가지 법칙에 의해 지배되고 있다. 열역학 제1법칙과 열역학 제2법칙이 그것이다. 이번 과제에서는 열역학 제1법칙과 열역학 제 2법칙에 대하여 알아보겠다.
II. 본론
1. 열역학 제 1법칙
열역학 제 1법칙은 에너지 보존에 관한 법칙이다. 즉 제 1법칙은 \"에너지의 총합은 항상 일정\" 이라는 법칙이다. 이 말을 다르게 표현하자면 에너지라는 것은 한 형태에서 다른 형태로 전화 되어도 그 전환 전후의 에너지 총합은 변하지 않고 언제나 일정하다. 혹은 어떤 계에서 에너지의 총합은 항상 일정하며, 이 일정한 값의 범위내에서 에너지는 서로 전환될 수가 있다.
제1법칙을 예를 들어서 설명하자면 왕복기관의 피스톤이 있다. 피스톤의 내부를 생각해보도록하자. 내부 에너지는 외부에서 일을 한 만큼 증가하며, 외부에 일을 한 만큼 감소하고, 외부로부터 받은 열만큼 증가하며, 외부로 내보낸 열만큼 감소한다. 이 말은 외부로부터 가해지는 에너지는 모두 내부에너지로 집적되며, 내부 에너지는 다시 일 에너지 또는 열에너지의 형태로 외부로 발산될 수 있음을 나타내는 것이다. 즉, 일에너지와 열에너지는 그 형태가 서로 다르지만 같이 내부 에너지로 보존되며, 그 반대도 정확하게 성립한다는 말이다.
“에너지는 여러 형태를 취하지만 총 에너지의 양은 일정하며, 어떤 에너지의 형태로 사라지면, 다른 형태의 에너지의 형태로 나타난다.”
열역학 1법칙의 기본형태는 아래와 같다.
계의 에너지 + 외계의 에너지 = 0
에너지는 운동 ,결합, 내부에너지로 정장되어 있고, 질량의 전달이 없는 닫힌계에 대해 1법칙을 표현하면,
외계의 에너지 = Q W
계의 에너지 = U + Ek + Ep
따라서, 위 식에 의해
U + Ek + Ep = Q W
보통 열을 외계에서 받으면(+), 일로써 행하여 지므로(-)
U + Ek + Ep = Q - W
또한 닫힌계에서는 운동에너지와 위치에너지가 변하지 않으므로,
U = Q - W
열역학 제 1법칙의 특수한 경우
1. 단열과정(Adiabatic process)
물체의상태변화가아주빨리일어나거나아주잘절연된채진행되어, 물체가 열을 흡수하거나 방출하지 못하는 경우.
2. 일정부피과정(Constant-volume process)
물체의상태가바뀌는동안물체의부피가일정하게유지는경우.
3. 순환과정(Cyclic process)
물체의상태가여러과정을거쳐처음상태로되돌아오는경우.
4. 자유팽창(Free expansion)
물체가 일을 하지 않는 단열과정.
밀폐계(Closed System)에 대한 열역학 제 1법칙
에너지는 상태량이며, 계의 상태가 변하지 않는다면 계의 변화는 없다. 따라서 상태를 변화시키려면 무언가 에너지의 전달이 있어야 한다. 에너지를 전달하는 방법은? 열을 가하거나 일을 계 안쪽으로 해 주면 되겠다.
그렇다면 는 즉
※ 열(Q)과 일(W)의 부호는 열이 시스템으로 들어갈 때를 +, 나올 때는 -, 일의 경우는 일이 시스템 안으로 들어갈 때는 -, 시스템으로부터 나올때는 +로 약속한다.
즉
이제즉 시스템 안에는 어떤 종류의 에너지들이 존재할까 생각해보면, 단순압축성계의 경우
E : 내부E(현열E, 잠열E, 화학E, 핵E등), 온동E, 위치E, 전기E, 자기E, 표면장력.... 등이 이 있다.
따라서 로 표현할 수 있다.
결국 (밀폐계에 대한 1법칙 적용식)
개방계(Open System or Control Volume)
[질량평형]
시간 일

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