열역학 제1법칙, 제2법칙, 제3법칙 요약정리

열역학 1법칙 2법칙 3법칙 요약

 

열역학 제1법칙

• 열에너지와 일에너지의 관계를 규정하는 법칙
• 열은 일로 또는 일은 열로 변환할 수 있고 변화 시 에너지 총량은 변화하지 않고 일정. (에너지 보존의 법칙)
• 한 계가 갖는 에너지 총합은 외부와 에너지 교환이 없는 한 일정.
• 에너지를 소비하지 않고 계속 일하는 기관, 즉 영구적으로 에너지를 생성하는 기관. (제1종 영구기관)

일과 열의 관계

** 엔탈피 : 물질이 그 상태에서 보유하고 있는 총 에너지를 열량의 단위로 표시한 것. (KJ & kJ/kg로 표기)

 

열역학 제2법칙

• 열과 일의 변환에 대한 방향성을 제시한 법칙
• Kelvin-Plank : 고온체로 받은 열량을 전부 일로 전환시키는 기관은 있을 수 없음. (열효율 100% 기관은 없음)
• Clausius : 일을 소비하지 않고 열을 저온체에서 고온체로 이동시킬 수 없음.
• 제2종 영구기관 : 열역학 제2법칙을 위배하며, 받은 열량 전부를 일로 변환시키는 100% 효율을 가지는 기관.

* * 제1법칙이 "에너지를 투입한 이상으로 나오지 않는다" 라는 의미이고, 2법칙은 "에너지를 투입한 만큼 온전히 다 나오지 않는다" 이다.

** 가역변화 : 물질의 상태가 변화하는 과정에서 처음의 상태로 아무런 변화없이 되돌아가는 변화. (실제 존재하지 않음)

** 비가역변화 : 가역변화와는 반대로 처음의 상태로 되돌아 갈 수 없는 변화.

** 엔트로피 : 열에너지를 이용하여 기계적 일을 하는 과정에서 열의 이용 가치를 나타내는 종량적 성질. (KJ/K, KJ/Kg*K)

** 카르노 사이클

• 열기관 중 가장 열효율이 좋은 가역사이클로서 두 개의 등온변화, 두 개의 단열변화로 구성.(고온에서 열기관을 통해 저온으로 열 이동)

카르노 사이클

 

열역학 제3법칙

• Nernst : 어떠한 방법으로도 물질의 온도를 절대 0도 이하로 내릴 수 없다.
• Plank : 열역학적으로 평형상태에 있는 모든 순수물질의 엔트로피는 절대온도가 0도에 접근함에 따라 0에 가까워진다.