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[kgf?m]에 상당하며, 더욱이 외계에 dW [kgf?m]의 일을 한 것으로 생각한다.. 이것은 Q와 W를 공학단위로 나타낸 경우이고, 일 W의 단위는 [kgf?m]이므로 윗 식에서 A는 Q와 W에 성립하는 비례상수(constant of propertionality)로서 A를 일의 열당량(thermal equivalent of work)이며, 이것을 일반적으로 정지된 기체의 에너지 식(equation of energy)이라고 한다. 따라서 주어진 전체열량 dQ와 dU 및 dW의 사이에는 열역학 제1법칙으로부터 다음과 같은 관계식이 주어진다. 동력을 발생하는 기계에 에너지 보존 법칙을 적용할 경우 기계는 동력을 발생하여 외부로 주어지는 것과 동시에 반드시 에너지를 소비 하여야 한다. 한편 체적의 팽창이 위의 ①항과 ②항에 관련해서 일어난 것처럼 위의 3가지 항들은 각각이 독립적인 것이 아니라 상호관련 하여 이루어진다. 열역학 제1법칙과 제1종 영구기관 ?열과 일은 형태가 다르지만 그 본질은 동등한 에너지이며, 반대로 일은 열로 변하는 것도 가능하다? 이것이 열역학 제1법칙  ......

 

 

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자연과학 자료등록 열역학 - 열역학 제 1법칙과 제 2법칙에 대하여 레폿

 

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자연과학 자료등록 열역학 - 열역학 제 1법칙과 제 2법칙에 대하여

 

[자연과학] 열역학 - 열역학 제 1법칙과 제 2법칙에 대하여

 

제 1법칙과 제 2법칙에 대하여

 

Ⅰ. 열역학 제 1법칙

 

1-1. 열역학 제1법칙과 제1종 영구기관

 

?열과 일은 형태가 다르지만 그 본질은 동등한 에너지이며, 열은 일로 변하는 것도, 반대로 일은 열로 변하는 것도 가능하다? 이것이 열역학 제1법칙 (the first law of thermodynamics)이다. 열과 일의 수치적 관계에 대한 SI단위에서는 동일한 단위인 Joule [J]이므로 열량 Q와 일 W는 동일한 수치가 되여 환산할 필요는 없다.

중력단위에서 열량 Q의 단위는 [kcal]이며, 일 W의 단위는 [kgf?m]이므로

 

윗 식에서 A는 Q와 W에 성립하는 비례상수(constant of propertionality)로서 A를 일의 열당량(thermal equivalent of work)이며, 반면 J를 열의 일당량 (mechanical equivalent of heat)이라고 한다.

1848년에 J. P. Joule은 그 추(weight)가 내려가면서 한일과 이일에 의하여 교반(kneading)되면서 상승되는 물의 온도에 따라 대단히 정밀한 일당량값을 발표하였다.

 

Joule에 의하면 1[kcal]는 426.8[kgf?m]에 상당하며, 일당량은 Joule의 첫자를 따서 [J]로 표시하였다.

 

 

이것은 Q와 W를 공학단위로 나타낸 경우이고, SI단위에는 열이나 일은 단위[J]로 표시하기 때문에 A〓J〓1이 된다.

 

 

 

공 학 단 위

SI 단 위

열 량(quantity of heat)

일(work)

Q(kcal)

W(kgf?m)

Q(J)

W(J)

일의 열당량

열의 일당량

A〓1/427 kcal/kgf?m

J〓427 kgf?m/kcal

A〓J〓1

열역학 제1법칙을 나타내는 식

Q〓1/427 W

W〓427 Q

Q〓W

열량과 일량의 단위관계

 

 

열역학 제1법칙은 에너지보존법칙(the law of conservation of energy)을 열과 일 사이에 적용한 것이다. 동력을 발생하는 기계에 에너지 보존 법칙을 적용할 경우 기계는 동력을 발생하여 외부로 주어지는 것과 동시에 반드시 에너지를 소비 하여야 한다. 만약 다른곳에서 어떠한 에너지의 공급을 받지도 않고서도 운동을 계속한다든지 외부로 일이 연속적으로 이루어진다면 그것은 제1종 영구기관(the perpetual engine of first kind)을 하는 것이지만 에너지보존법칙은 이것을 부정하고 있다. 그러므로 열역학 제1법칙은 ?제1종 영구기관이 불가능하다?라고 표현한다.

 

 

 

 

1-2 정지된 기체에 대한 열역학 제1법칙적용

 

정지된 기체 G [kg]이 dQ [kcal]의 열량을 외부에서 받아 내부에너지를 dU [kcal]만큼 증가시켜서 온도상승하며, 더욱이 외계에 dW [kgf?m]의 일을 한 것으로 생각한다. 따라서 주어진 전체열량 dQ와 dU 및 dW의 사이에는 열역학 제1법칙으로부터 다음과 같은 관계식이 주어진다.

 

실린더내의 가스 팽창

 

 

윗식은 정지된 기체에 대해서 어떠한 변화이라고 하여도 성립하기 때문에 결국 일?열의 관계가 가능하다. 또한 양측이 같은 양(quantity)이므로 열역학 제1법칙을 수식화한 것이며, 이것을 일반적으로 정지된 기체의 에너지 식(equation of energy)이라고 한다.

 

 

또는 SI단위에서는

 

 

1-3 내부에너지와 일반에너지식

정지된 물체 혹은 기체에 열을 가하면 그 열은 일반적으로 다음과 같이 3가지로 소비된다. 즉,

① 물체의 분자 운동에너지를 증가하여 온도상승을 시키기 위한 것.

② 물체의 분자 상호사이에 인력(인력)을 극복 한다든지 또한 분자의 집합상태를 변화시키기 위한 것.

③ 물체의 체적을 팽창시켜서 외부에 대한 일(work)을 하기 위한 것.

한편 체적의 팽창이 위의 ①항과 ②항에 관련해서 일어난 것처럼 위의 3가지 항들은 각각이 독립적인 것이 아니라 상호관련 하여 이루어진다. 따라서 ①항과 ②항에서 소비하는 열량은 물체내

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