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Control Volume에 대해서 일을 내보내고 받고, 또는 열이 들어오고 나가고에 따라서 각각의 부호에 의한 계산이 중요해집니다. 열을 빼앗기거나 필요로 한다 등등 방향을 요구하는 문제가 있을 수도 있으며 계산을 위해서 해당 숫자에 부호를 +인지 -를 붙여야 하는지를 파악해야 합니다. 이번 글에서는 열과 일의 부호 기준을 어떻게 붙이는지에 대해 해당 사진을 통해서 적어보도록 하겠습니다. 열역학 세계에서는 (반응)계가 세계의 중심입니다. 따라서 계를 기준(중심)으로, 또는 계의 관점에서 봐야 됩니다. 일 (Work) - 시스템이 외부로 일을 하면 +부호 - 시스템이 외부로부터 일을 받으면 -부호 시스템이 직접 일을 해서 (일을 생산) 에너지를 외부로 전달하면 양수(+), 그리고 외부에서 에너지를 받아 ..

전공 관련 (Major)/열 역학 (Thermodynamics) 2021. 1. 3. 21:10

이번 글에서는 에너지 보존 법칙을 Steady-State를 유지할 때 질량 및 체적 유동에 대한 공식들과 유체에 의한 일에 대해서 적어보도록 하겠습니다. Conservation of Mass 질량 보존은 에너지처럼 보존되는 특성입니다. 그리고 질량은 과정(Process)이 진행되는 동안 새롭게 생성되거나 없어지지도 않습니다. 과정이 진행되는 동안 Mass가 일정하기 위해서는 우리는 System을 닫힌 계로써 취급해야 합니다. * Closed Systems : 닫힌계는 자연과학에서 외부와 물질의 소통이 없는 물리적 계를 가리키는 용어로, 열린계와 반대 개념을 말합니다. 하지만 열역학에서 다루는 시스템 중에서는 Mass가 유입되는 시스템도 존재하기 때문에 Mass의 유출입과 관련된 계산을 하기 위해서는 Sy..

전공 관련 (Major)/열 역학 (Thermodynamics) 2021. 1. 3. 20:16

엔탈피 ( Enthalpy ) : 일정한 압력과 온도에서 어떤 물질이 가지고 있는 고유한 에너지의 함량 엔탈피와 차후 배우게 될 엔트로피의 개념은 열역학에서 매우 중요한 개념입니다. 엔탈피는 엔트로피와 더불어 물질계의 안정성과 변화의 방향, 그리고 화학 평형의 위치와 이동을 결정하는 핵심적인 요소이며 반응 전후의 온도를 같게 하기 위하여 계가 흡수하거나 방출하는 열(에너지)을 의미합니다. 엔탈피는 다음과 같이 표현됩니다. ( 엔탈피와 열역학 제1법칙과의 관계는 다음 글에서 이어나가겠습니다. ) 그러나 물질이 가진 에너지의 절대량은 알 수 없습니다. 반응이 일어날 때의 반응 물질의 엔탈피와 생성 물질의 엔탈피의 차이만 알 수 있으므로 반응이 일어날 때에는 이 차이에 해당하는 에너지가 감소하거나 증가하는데,..

전공 관련 (Major)/열 역학 (Thermodynamics) 2020. 12. 28. 00:12

순수한 물질 (Pure Substance)는 화학적 구성이 전체적으로 고정돼있는 상태를 말하며 즉 단일로 구성된 물질을 의미합니다. 이 물질들은 열역학에서 주요하게 다루는 물질들로 이유에 대해서는 순수한 물질일수록 수십 년 동안 연구해온 물질의 특성에 의해서 움직이기 때문에 공업용 기계 같은 정밀한 곳에서도 사람이 쉽게 이용 가능하기 때문입니다. 또한 사실상 지금 우리가 살고 있는 지구를 구성하는 대부분을 차지하는 것도 순수 물질이기 때문입니다. 대표적으로 열역학에서는 물, 공기, 질소 등을 다루며 이들은 에너지를 생산하거나 소모하는 공업용 기계를 작동시킬 때 매우 중요한 역할을 하게 됩니다. * 공기는 알다시피 수많은 구성물로 이뤄져 있습니다. 그러나 예외적으로 큰 변화를 일이 크지 않으며 화학적 구성..

전공 관련 (Major)/열 역학 (Thermodynamics) 2020. 12. 24. 00:57

이번 시간은 에너지에 대한 전반적인 이야기를 다루도록 하겠습니다. Energy는 어떤 변화를 일으킬 수 있는 능력이었습니다. 우리뿐만 아니라 우주의 모든 생명체나 움직이는 또는 빛을 발산하는 물체들에는 에너지가 포함돼있는데요. 사람이 창조한 공업용 기계에서 시작해서 롤러코스터 및 다양한 기계에서 에너지를 활용해서 생산적인 일들을 수행합니다. 열역학은 기본적으로 에너지의 변화를 다루는 학문이라서 때문에 매우 중요한 계산 단위로 활용됩니다. Forms of Energy 에너지는 다양한 형태로 존재합니다. Ex ) 열(Thermal), 기계적(Mechanical), 운동(Kinetic), 위치(Potential), 전기 (Electric), 자기(Magnetic), 화학(Chemical), 핵 (Nuclear..

전공 관련 (Major)/열 역학 (Thermodynamics) 2020. 12. 24. 00:57

오늘은 Heat와 Work의 비교, Work의 세부적인 개념 및 열역학 제1법칙에 대해서 적어보겠습니다. Heat & Work 두개의 개념 모두 시스템의 Boundaries, 즉 경계면을 통해서 유입되거나 유출되는데요. 그러나 시스템이 에너지를 가졌다고 해서 Heat나 Work를 가졌다고 표현하지 않습니다. 다른 Properties와는 다르게 Heat와 Work 모두 상태(State)가 아닌 과정(Process)입니다. 즉 한 점에 대해서 정의되지 않는 개념이죠. 때문에 Heat와 Work를 표현하기 위해서 Path Functions를 사용합니다. (하단에 state와 Path Function의 비교를 해보았습니다.) Point(State) Functions - 상태함수 계의 상태가 주어졌을때 일정한 값..

전공 관련 (Major)/열 역학 (Thermodynamics) 2020. 12. 24. 00:57

오늘은 지난 시간에 이어서 열역학의 기초 개념에 대해 적어보도록 하겠습니다. Processes & Cycles Process는 어떠한 평형을 이루는 시스템이 다른 상태로 변환하는 과정으로 열역학에서 부르고 있습니다. Isothermal Process : 과정이 진행되는 동안 등온의 상태로 진행되는 과정 (등온) Isobaric Process : 과정이 진행되는 동안 압력이 일정한 상태로 진행 (등압) Isochoric ( or isometric ) Process : 비체적이 일정한 상태로 진행되는 과정 Path는 일련의 상태들을 말하는데 시스템이 과정 동안 진행하는 길에서 나타나는 상태라고 생각하시면 되겠습니다. Process에 대해서 완벽한 표현을 위해서는 초기 (initial) 상태와 마지막 (fin..

전공 관련 (Major)/열 역학 (Thermodynamics) 2020. 12. 24. 00:55

Thermodynamic = Therme(Heat) + Dynamics(Power) Greek word 열역학은 기본적으로 에너지를 다루는 학문으로써 우리가 사는 세상의 모든 곳에 적용돼있을 정도로 매우 중요한 과목입니다. 열역학에 기반하여 만들어진 엔진은 화석연료로 얻은 열에너지를 이용하여 일 에너지를 만들어내는 기계로, 사이클(cycle)을 이루며 반복적으로 작동합니다. 최초의 엔진인 증기기관은 1차 산업혁명을 이끌며, 인류의 삶을 크게 바꿔 놓았습니다. 지금까지도 디젤엔진, 가스터빈, 스털링엔진 등 다양한 열기관들과, 열펌프와 냉동기계 등 열역학 사이클을 이용한 기계들이 우리 생활 속에서 널리 이용되고 있습니다. Thermodynamics & Energy 열역학은 에너지의 평형상태에 기반해서 다룹니..

전공 관련 (Major)/열 역학 (Thermodynamics) 2020. 12. 24. 00:54