열역학은 열과 온도의 개념과 열을 다양한 종류의 에너지로 전환하는 물리학의 징계입니다. 열역학은 현미경 수준에서 연구되는 과학입니다. 그것은 벌크 시스템과 관련이 있으며 물질의 분자 구조를 다루지 않습니다. 실제로, 그 개념과 규칙은 19 세기에 물질의 분자 그림이 확고하게 확립되기 전에 개발되었습니다. 예를 들어, 가스에 대한 현미경 설명은 가스를 구성하는 거대한 수의 분자의 좌표와 속도를 식별하는 것을 수반 할 것이다. 속도의 분자 분포는 가스의 설명 및 동역학 이론에 상세하게 표시되지 않습니다. 반면에 가스에 대한 열역학적 설명은 압력, 부피, 온도, 질량 및 조성과 같은 미세한 변수를 사용하여 가스 상태를 지정하는 대신 분자 설명을 완전히 생략합니다.
엔트로피
엔트로피는 시스템 기능 장애의 척도입니다. 일할 수없는 에너지의 양을 나타냅니다. 시스템의 엔트로피가 높을수록 해당 시스템에서 작업을 수행 할 수있는 에너지가 적습니다. 모든 에너지 공급원이 작업을 수행하기 위해 사용될 수 있지만 가용 에너지를 모두 활용하는 것은 불가능합니다. 열로 전달되는 모든 에너지가 작업으로 변형 될 수있는 것은 아니며, 그 일부는 작업을 수행하는 데 사용되지 않는 폐 열이나 열로 낭비됩니다. 열역학에서는 에너지 가용성이 중요합니다. 실제로이 분야는 엔진에서 수행 한 것처럼 열을 작동시키기위한 노력으로 인해 발생했습니다.
엔트로피의 SI 단위는 Joules/Kelvin (j/k)입니다.
엔트로피 ∆S의 변화에 대한 방정식은
입니다.∆S =Q/T
여기서 Q는 공정 중에 에너지를 전달하는 열입니다
T는 절대 온도입니다 (열역학은 온도를 운동 이론 또는 역학과 다른 수량으로 정의합니다. 0의 온도 측정은 열역학에서 특히 중요합니다. 따라서 0의 판독 값이 이론적 절대 온도에 해당하는 모든 온도 스케일은 절대 온도로 알려져 있습니다.
.열역학 법칙
- 열역학의 첫 번째 법칙
열역학의 첫 번째 법칙은 모든 시스템에 적용되는 보편적 에너지 보존 법칙입니다. "모든 시스템의 총 열 에너지 변화는 내부 에너지 변화와 작업의 합계입니다."
일정량의 열, DQ가 시스템에 적용되면, 그 일부는 내부 에너지, du를 증가시키는 데 사용되며 일부는 외부 작업을 수행하는 데 사용되어 DQ =du + dw.
.가스의 비열 용량은 열 용량이 전달되는 절차 또는 조건에 의해 결정됩니다. 가스의 경우 주로 두 가지 유형의 비열 용량이 있습니다. 일정한 부피의 비열 용량과 일정한 압력에서의 비열 용량은 두 가지 유형의 비열 용량입니다.
이상적인 가스의 두 가지 1 차 특정 온도 사이의 관계는 열역학의 첫 번째 법칙을 사용하여 발견 될 수 있습니다. 관계에 따르면 CP-CV =R
몰 특이 적 온도 CP 및 CV는 각각 일정한 압력 및 일정한 부피 조건 하에서 계산된다.
CP> CV는 일정한 압력에서 가스의 비열 용량이 일정한 부피에서 비열 용량보다 크다는 것을 나타냅니다. 그 이유는 열이 일정한 부피로 가스로 전달 될 때 가스가 외부 압력에 대해 작동하지 않으며 모든 에너지가 가스 온도를 높이는 데 사용되기 때문입니다.
.일정한 압력에서 가스에 열이 가스에 적용되면 가스의 부피가 상승하고 열 에너지는 가스 온도를 높이고 외부 압력에 대한 작업을 수행하는 데 사용됩니다.
외부 압력에 대한 가스를 늘리는 노력과 동등한 열은 두 개의 비열의 차이입니다.
- 열역학 제 2 법칙
열역학의 제 2 법칙은 열역학의 첫 번째 규칙과 일치하는 특정 행동을 금지하는 원칙입니다.
열역학 제 2 법칙의 두 가지 진술은 다음과 같습니다.
켈빈-플랑크 (Kelvin-Planck) 성명서 :뜨거운 몸체에서 열을 추출하고 변화없이 일로 변환하는 사이클 엔진을 구축하는 것은 불가능합니다.
열 엔진은 시스템이 열을 작동하는 순환 공정을 거치게하는 장치입니다. 열 엔진은 열원, 방열판 및 작업 물질의 세 부분으로 구성됩니다.
Carnot의 엔진은 가상의 인물입니다. 그는 두 온도 사이에서 작동하고 주기적/가역적 공정을 사용하는 가상 엔진을 제안했습니다. 그 효율은 =1-t2/t1에 의해 주어지며, 여기서 T1은 소스의 온도이고 T2는 싱크의 온도이며 작동 물질과 무관합니다.
Carnot의 정리에 따르면, 엔진은 Carnot의 엔진보다 높은 효율을 가질 수 없으며, 두 개의 온도와 차가운 저장소의 T1과 T2 사이에서 작동하며 (b) Carnot 엔진의 효율은 작동 물질의 특성과 무관합니다.
.엔트로피 원리
- 특정 프로세스를 통과하는 분리 된 시스템 (유니버스)의 엔트로피는 항상 0 (가역적 인 경우) 또는 0보다 동일합니다.
- 열은 항상 뜨거운 표면에서 차가운 표면으로 이동합니다.
- 무작위성의 정도는 상태 속성 인 엔트로피로 측정됩니다. 시스템의 엔트로피는 음성 일 수 있지만, 코스모스의 엔트로피는 항상 양수 또는 0입니다 (가역적 프로세스의 경우)
결론
열역학은 열을 다른 종류의 에너지로 번역하고 그 반대를 연구하는 물리학의 분기입니다.
열역학의 과학은 거시적 인 것입니다. 그것은 물건의 분자 구조가 아닌 벌크 시스템에 중점을 둡니다. 에너지는 종종 에너지 보존 법으로 알려진 첫 번째 법에 따라 고립 된 시스템에서 에너지를 만들거나 파괴 할 수 없습니다. 열역학의 두 번째 규칙에 따라 모든 분리 된 시스템의 엔트로피는 항상 증가합니다. 엔트로피는 에너지 분산의 지표로 생각할 수 있습니다. 과정에서 확산 된 에너지의 양을 계산합니다. 모든 에너지 흐름은 항상 높음에서 낮은 것입니다. 결과적으로 엔트로피는 항상 증가하고 있습니다.
