열역학은 시스템과 주변 환경 사이의 열 에너지의 움직임과 열을 기계 에너지로 전환하는 것을 말합니다.
열역학적 시스템
열역학적 시스템은 해당 시스템의 기본 특성 인 특정 압력 (P), 부피 (V) 및 온도 (T)에 따라 영역에 포함 된 분자 또는 원자의 수집입니다.
"주변"이라는 용어는 열이나 질량을 교환하는이 시스템 외부의 모든 것을 말합니다. 주변 환경과 시스템의 상호 연결성을 기반으로 열역학적 시스템은 세 그룹으로 분류됩니다.
(a) 개방 시스템 :열린 시스템은 열과 질량이 시스템의 환경이나 주변 환경과 교환되는 시스템입니다.
(b) 폐쇄 시스템 :시스템은 환경이나 주변 환경과 열을 교환하고 질량을 교환하는 경우 닫힌 것으로 간주됩니다.
(c) 분리 된 시스템 :환경이나 주변 환경과 열이나 질량의 교환이없는 경우 시스템은 분리 된 것으로 간주됩니다.
열역학 법칙
열역학의 법칙은 다음과 같습니다 .-
열역학의 제로 법칙 :
두 시스템 (B 및 C)이 세 번째 시스템 (a)과 열 평형 상태 인 경우 B와 C는 서로 열 평형 상태에 있다고합니다.
열역학의 첫 번째 법칙 :
열역학의 첫 번째 법칙은 종종 에너지 보존 법칙으로 알려져 있습니다. 시스템이 열 DQ를 흡수 할 때 열은 내부 에너지 DU로 변환되고 시스템의 DW는 DW로 변환된다고 주장합니다. 그런 다음 dq =du + dw
그러나 dw =pdv
그런 다음 dq =du + pdv
이것은 열역학 수학적 방정식의 첫 번째 법칙입니다.
시스템이 열을 얻을 때, 시스템에 의한 작업과 내부 에너지의 증가는 긍정적 인 것으로 간주됩니다.
반면에 시스템이 열을 잃으면 내부 에너지의 감소와 함께 수행 된 작업은 부정적인 것으로 간주됩니다.
열역학 제 2 법칙 :
이 법은 열이 움직이는 방향을 결정합니다.
Classius에 따르면, 외부 소스의 도움없이 온도를 낮추는 물체에서 비교적 높은 개체로 열을 전달할 수있는 기계를 설계하는 것은 불가능합니다.
.켈빈-플랑크 (Kelvin-Planck) 성명서에 따르면, 순환 공정에서 작동하고, 소스로부터 열을 받고, 작업으로 변환하며, 가열하기 위해 열을 거부하지 않는 기계는 없습니다. 간단히 말해서, 기계는 작업의 100%를 수행 할 수 없습니다.
상태 방정식 (이상적인 가스의 경우)
상태 방정식은 열역학적 시스템의 p, v, t 사이의 관계입니다. PV =NRT는 N 몰을 갖는 이상적인 가스의 상태 방정식입니다.
매개 변수 p, v 및 t는 열역학적 변수라고도합니다.
가스에 의해 수행 된 작업
가스의 부피 (V) 및 압력 (p) 및 피스톤 영역 (A)은 가스에 의해 피스톤에 가해진 힘을 계산하는 데 사용됩니다. 동일한 계산을위한 공식은 f =pa입니다.
피스톤이 가스 팽창 중에 적당한 거리 DX를 이동하도록합니다.
DW =FDX =PADX는 작은 변위 DX에 대한 작업입니다.
DX =DV이므로 가스 부피의 증가는 DV입니다.
⇒ dw =p dv
또는 w ==dw =∫ pdv
과정에서 수행 된 작업은 P-V 곡선이 포함 된 영역으로 표시됩니다.
단열 팽창의 의미
시스템에서 열이 공급되거나 수신되지 않으면 단열성이라고합니다. 열을 추가하지 않고이 조건의 온도가 변합니다. 이러한 유형의 공정에서 어금니 열 용량은
입니다.cadiabatic ==q / n △ t =Zero
이 과정에서 수행하는 작업의 결과로 가스의 내부 에너지가 감소합니다. 단열 벽이있는 용기에 밀폐 된 가스가 팽창하면 시스템의 내부 에너지가 감소하고 온도가 떨어집니다. 가스가 단열 적으로 압축 될 때 온도가 상승합니다.
단열 과정의 방정식은 다음과 같습니다.
pv po =상수 [Poission Law]
t 𝜸 p1 - – =constant
t vant - 1 =상수
단열 팽창에서 P-V 곡선의 기울기 :
pv𝜸 =상수
이후dp / dv =-d (p / v)
단열 팽창에서 P-T 곡선의 기울기 :
t 𝜸 p1 - 𝜸 =constant
이후dv / dt =-𝜸p / (1-𝜸) t =𝜸p / (𝜸 -1) t
단열 과정에서 수행 된 작업 :
△ w =- – u =ncv (ti - tf)
=pi vi-pi vi / (𝜸 -1) =nr (ti-tf) / 𝜸 -1
시스템에 의해 수행 된 작업은 (+ve) ti> tf (따라서 확장이 이루어지면)입니다.
시스템에서 수행 된 작업은 ti
결론
단열 팽창은 온도가 일정 할 때 압력이 감소하거나 부피가 증가하는 열역학적 공정입니다. 열 평형은 절차 전반에 걸쳐 유지됩니다. 이 기사는 열역학적 시스템, 여러 유형의 열역학적 공정 및 등온 팽창 공정의 세부 사항을 다룹니다. 등온 확장 과정에서 수행되는 작업도 다루어집니다.
