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[열역학 법칙] 열역학 제0법칙 / 열역학 제1법칙 / 열역학 제2법칙 / 열역학 제3법칙을 소개합니다.

A-기자 2021. 8. 7.
[열역학 법칙] 열역학 제0법칙 / 열역학 제1법칙 / 열역학 제2법칙 / 열역학 제3법칙을 소개합니다.

열역학 법칙

우리가 배우는 열역학이란 열, 일, 온도, 에너지 사이의 열과 관련된 현상을 해석하고 관계를 기술하는 학문을 말합니다. 특히, 산업에서 사용되는 열역학은 열을 이용하여 기계적 에너지로 전환하는 에너지의 한 형태로 열 에너지가 한 곳에서 다른 곳으로 전달하는 것을 해석합니다.

 

열역학

 

열역학은 에너지의 한 형태가 다른 에너지의 형태로 변환하는 것을 말합니다. 이러한 열역학이 바탕이 되는 법칙이 있습니다. 이 법칙을 열역학 법칙이라고 부릅니다. 열역학 법칙은 열역학 제0법칙, 열역학 제1법칙, 열역학 제2법칙, 열역학 제3법칙이 있습니다.

 

 

오늘은 이러한 열역학 법칙에 대해서 소개하겠습니다.

 

 

열역학의 기초가 되는 열역학 제0법칙입니다. 이것은 열평형의 법칙이라고도 부릅니다.

열역학 제0법칙

 

  • 열역학 법칙에는 열역학 제0법칙이 있습니다.
  • 열역학 제0법칙은 열평형의 법칙이라고 부릅니다.
  • 열역학 제0법칙은 온도가 서로 다른 물체끼리 접촉했을 때 높은 온도의 물체는 온도가 내려가고 낮은 온도의 물체는 온도가 올라가여 두 물체는 결국 열평형 상태가 됩니다. 이것을 열평형의 법칙이라고 부릅니다.
  • 어떤 계에서 물체 A와 B가 열적 평형상태이며, B와 C가 열적 평형상태가 있으며 A와 C도 열평형 상태에 있습니다.
  • 열역학 제0법칙은 제1법칙, 제2법칙이 발견된 후에야 발견되었습니다.
  • 열역학 제0법칙은 늦게 발견되었지만 논리적으로 앞서기 때문에 0법칙이라는 이름이 붙였다.

 

열역학 제0법칙

 

열역학의 기초가 되는 열역학 제1법칙입니다. 이것은 에너지 보존의 법칙이라고도 부릅니다.

열역학 제1법칙

 

  • 열역학 법칙에는 열역학 제1법칙이 있습니다.
  • 열역학 제1법칙은 에너지 보존의 법칙이라고도 합니다.
  • 열은 일과 같은 에너지의 한 형태이므로 다른 형태로 바뀔 수는 있지만 사라지지 않는다.
  • 열역학 제1법칙은 열을 일로 또한 일을 열로 바꿀 수 있고 에너지 총량은 변하지 않고 일정하다.
  • 열역학 제1법칙은 E = Q - W 수식으로 표현 가능합니다.(E는 내부 에너지, Q는 계에 흡수되는 열, W는 계가 한일)
  • 계가 열 Q를 흡수하면 내부 에너지 E는 증가하고 방출하면 내부 에너지는 감소한다. 또한 계가 일을 하면 내부 에너지 E는 감소하고 외부로부터 일을 전달받으면 내부 에너지 E는 증가한다.
  • 열역학 제1법칙에서는 열과 일은 서로 이동 현상이다.
  • 열과 일은 경계 현상이며 계의 경계에서만 측정할 수 있다.
  • 시스템이 하는 일은 "+"이고 시스템에 가해지는 일은 "-"이다.

 

열역학 제1법칙

 

열역학의 기초가 되는 열역학 제2법칙입니다. 이것은 방향성 법칙 혹은 엔트로피 증가의 법칙이라고도 부릅니다.

열역학 제2법칙

 

  • 열역학 법칙에는 열역학 제2법칙이 있습니다.
  • 열역학 제2법칙은 방향성 법칙 혹은 엔트로피 증가의 법칙이라고도 부릅니다.
  • 열역학 제2법칙은 고립된 계에서 엔트로피의 변화는 항상 증가하거나 일정하다.
  • 열역학 제2법칙에서는 엔트로피는 항장 증가하거나 일정하므로 감소하지 않는다. 즉, 에너지 전달에는 방향이 있다는 것이다

 

 

  • 열은 그 자체로 저온체에서 고온체로 이동할 수 없다. 즉, 열은 고온에서 저온으로 흘러간다.  
  • 물체로부터 열을 빼앗아 열을 계속하여 일로 변환시키는 순환 과정은 존재하지 않는다.
  • 제2종 영구기관(열효율이 100% 기관)은 존재하지 않는다.

 

열역학 제2법칙

 

마지막으로 열역학 기초되는 열역학 제3법칙입니다. 이것은 네른스트의 열 정리라고도 부릅니다.

열역학 제3법칙

 

  • 열역학 법칙에는 열역학 제3법칙이 있습니다.
  • 열역학 제3법칙은 네른스트의 열 정리라고도 부릅니다.
  • 열역학 제3법칙은 자연계에서 절대 영도(OK)는 존재할 수 없고 0으로 수렴한다.
  • 열역학적으로 평형상태에 있는 모든 순수 물질의 엔트로피는 절대 영도에 접근함에 따라 0에 가까워집니다.

 

 

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