아낌없이 주는 나무

​

1. 보일의 법칙

 ▣ 온도가 일정할 때 압력과 부피는 반비례한다.

       PV = K (일정), PV = P'V'

    ※ 풍선을 강하게 누르면 (압력을 증가시키면) 부피는 감소한다.

​

2. 샤를의 법칙

  ▣ 압력이 일정할 때 절대온도와 부피는 비례한다.​

3. 보일-샤를의 법칙

 ▣ 보일의 법칙과 샤를의 법칙을 합친 것​

 ▣ 기체 1몰은 0℃, 1기압에서 22.4 ℓ 의 부피를 가지므로 일정한 값을 가진다.​

 ▣ 기체의 몰수에 비례하므로 다음과 같이 이상기체상태방정식이 도출된다.

       PV = nRT

     여기서, P : 압력, V : 부피, n : 기체몰수, R : 기체상수, T : 절대온도

     ※ 이상기체상태방정식이란 이상기체가 압력, 온도 등의 변수에 의해 변하는 상태를 일반적인 식으로 나타낸 것이다.​

     여기서, P : 압력, V : 부피, W : 기체무게, M : 기체분자량, R : 기체상수, T : 절대온도

4. 화학반응 없는 유형

   상태변화 (고체 → 액체 → 기체)만 일어나는 경우이다.​

5. 화학반응이 있는 유형 ★★★

  ▣ 문제에서 질량 등 조건을 제시한 물질과 구해야 하는 물질이 다르므로 몰수 비를 한번 더 곱해준다.

  ※ 밀도를 구하라고 하면​

[개념잡기] 나이트로글리세린 500g이 부피 320 ㎖인 용기 내부에서 분해 폭발 후 압력 (atm)은 얼마인지 구하시오.

                   (단, 폭발온도는 1,000℃ 이며 이상기체로 간주한다.)

 <문제풀이>

  이상기체 상태방정식을 이용한다.

  나이트로글리세린의 분해 화학식은 다음과 같다.

    4C3H5(ONO2)3 → 12CO2 + 10H2O + 6N2 + O2​​

   ⊙ P(압력) = 1atm

   ⊙ M(분자량) = C3H5(ONO2)3 = 12×3+1×5+16×3+14×3+16×2×3=227g/mol

   ⊙ w(질량) = 500g

   ⊙ R (기체상수) = 0.082 atm·ℓ/mol · K

   ⊙ T (절대온도) = 1,000℃ + 273 = 1,273 K​

     1기압에서 1,666.96 ℓ 이므로 0.32 ℓ에서 압력을 구한다.

         PV = P1V1

        1atm × 1,666.96 ℓ = x atm × 0.32ℓ

         x = 5,209.25 atm

​

6. 생성물의 질량 구하기 ★★★

  ▣ 발생하는 물질의 g 또는 ㎏을 구할 때 아래 공식을 사용한다.​​

[개념잡기] 비중이 0.8인 메탄올 10ℓ가 완전연소할 때 소요되는 이론 산소량(㎏)과 생성되는 이산화탄소의 부피 (㎥)를

                  구하시오. (단, 25℃, 1기압)

 <문제풀이>

  ▣ 이상기체 상태방정식을 이용하여 푼다.

     ⊙ 메탄올의 연소식을 먼저 구성한다.

          2CH3OH + 3O2 → 2CO2 + 4H2O​​

   ※ 질량 구하기 - 표준상태 기준​

 ▣ 생성되는 기체의 부피

   ⊙ P(압력) = 1atm

   ⊙ M(분자량) = CH3OH=12+1×3+16+1=32 kg/kmol

   ⊙ w(질량) = 0.8 ㎏/ℓ × 10 ℓ = 8 ㎏

   ⊙ R(기체상수) = 0.082 atm · ㎥ / kmol · K

   ⊙ T(절대온도) = 25 ℃ + 273 = 296 K

#이상기체 #상태방정식 #보일 #샤를 #온도 #압력 #표준대기압 #절대온도 #기체상수

Determining the density and molar mass of gas from the ideal gas law.

(이상기체 상태방정식에서 기체의 몰과 질량의 산정)

이상기체 방정식을 변형해서 기체의 밀도를 구하는 식을 유도해 보자.

여기서, P : 압력 (절대압력),        M : 기체의 분자량,               ρ : 기체의 밀도

             R : 기체 상수,                 T : 온도 (절대온도)

​

유도과정에 앞서 이상 기체 방정식은 다음과 같다.

여기서, 기체의 몰수 n 은 (기체의 질량 / 분자량) 으로 바꾸어 쓸 수 있다.

기체의 몰수 n은 다음 식으로 나타낼 수 있다.​

위 식을 이상기체상태방정식에 대입하면 다음과 같다.​

이 때 밀도는 질량 / 부피 이므로 ρ = W/V 를 위 식에 대입하면 다음 식이 된다.

다시 분자량을 좌변으로 옮기면 우리가 원하는 식이 유도된다.

1. 밀도 (Density)

​

밀도는 단위 부피에 대한 질량으로 나타내며 어느 공간에 어떤 물질이 얼마나 빼곡히 존재하는지를 나타내는 지수이다.​

2. 기체의 밀도와 몰질량

​

이상 기체 상태방정식은 다음 식과 같다.

  여기서,  P : 압력 (절대 압력),              V : 기체의 부피,                   n : 기체의 몰수

                R : 기체상수,                         T : 온도 (절대온도)

​

위 식은 다음과 같이 고쳐 쓸 수 있다.​​

그런데 기체의 몰수 n은 다음과 같이 쓸 수 있다.​

       여기서, n : 기체의 몰 수,      W : 기체의 질량,         M : 기체의 분자량 (= 몰질량)

​

위 식의 양변에 몰질량 [g/mol], M을 곱하면​

따라서

이를 차원으로 나타내 보면 다음과 같다.​​

따라서 기체의 밀도를 알면 다음 식으로 부터 기체의 몰 질량을 알 수 있다.​​

#몰질량 #몰수 #mol #질량 #부피 #이상기체상태방정식 #기체상수 #절대온도

#절대압력 #대기압 #밀도 #질량

Determining the density and molar mass of gas from the ideal gas law.

​

이상기체 방정식을 변형해서 기체의 밀도를 구하는 식을 유도해 보자.

여기서, P : 압력 (절대압력)

             M : 기체의 분자량

             ρ : 기체의 밀도

             R : 기체 상수

              T : 온도 (절대온도)

​

유도과정에 앞서 이상 기체 방정식은 다음과 같다.

여기서, 기체의 몰수 n 은 (기체의 질량 / 분자량) 으로 바꾸어 쓸 수 있다.

기체의 몰수 n은 다음 식으로 나타낼 수 있다.

위 식을 이상기체상태방정식에 대입하면 다음과 같다.​

이 때 밀도는 질량 / 부피 이므로 ρ = W/V 를 위 식에 대입하면 다음 식이 된다.​

다시 분자량을 좌변으로 옮기면 우리가 원하는 식이 유도된다.

1. 밀도 (Density)

​

밀도는 단위 부피에 대한 질량으로 나타내며 어느 공간에 어떤 물질이 얼마나 빼곡히 존재하는지를 나타내는 지수이다.​

2. 기체의 밀도와 몰질량

​

이상 기체 상태방정식은 다음 식과 같다.

여기서, P : 압력 (절대 압력)

             V : 기체의 부피

              n : 기체의 몰수

              R : 기체상수

              T : 온도 (절대온도)

​

위 식은 다음과 같이 고쳐 쓸 수 있다.​​

그런데 기체의 몰수 n은 다음과 같이 쓸 수 있다.​

여기서, n : 기체의 몰 수

             W : 기체의 질량, M : 기체의 분자량 (= 몰질량)

​

위 식의 양변에 몰질량 [g/mol], M을 곱하면​

따라서​

이를 차원으로 나타내 보면 다음과 같다.​​

따라서 기체의 밀도를 알면 다음 식으로 부터 기체의 몰 질량을 알 수 있다.​​

#몰질량 #몰수 #mol #질량 #부피 #이상기체상태방정식 #기체상수 #절대온도

#절대압력 #대기압 #밀도 #질량

1. 이상기체와 몰 (mol)

 ▣ 일반 물리학의 열역학 파트에서 생각할 수 있는 상태함수는 온도(T), 압력(P), 부피(V) 등이 있다. 열역학은 대부분 기체

      의 운동에 관한 사항을 다룬다. 기체의 성질은 퍼져 나가는 성질(부피), 밀폐된 곳에서 기체가 운동을 할 때 밀폐된 벽을

       때리는 기체운동 (압력), 기체가 운동함으로써 생기는 에너지 (온도) 등을 특징으로 가지고 있다.

   ◈ 이상이체

   ◈ 단위 : mol (몰)

   ◈ 아보가드로 수 : 6.02 × 1023 : Avogadro's number

 ▣ 일반 물리학 수준에서는 실제 기체 보다는 '이상기체 (Ideal gas)'를 주로 다룬다. 이 이상기체를 이해하려면 먼저 몰수

       (mol)라는 개념을 알아야 하는데 1mol은 기체분자가 아보가드로수 6.02 × 1023 개 있는 양을 말하며, 구체적으로 탄소

       (원자번호 12) 12g 에 들어있는 원자의 개수를 말한다.

 ▣ 만약 어떤 기체 속에 분자가 6.02 × 1023개 있으면 이 기체는 1[mol]의 양이 있다고 말한다. 그러므로 몰수는 다음과

      같이 나타낼 수 있다.

   ⊙ 원자의 개수가 N개 일 경우​

만약 기체속에 분자개수가 N개일 경우 어떻게 몰수로 환산하는지 알아보자. 

1몰 [mol]은 어떤 기체속에 아보가드로수 (약 6.02 × 1023)개가 있는 경우를 말하므로 기체속에 들어 있는 원자의 수를

아보가드로 수로 나누어 주면 그 기체의 몰수(mol)를 계산할 수 있다.

​

2. 몰질량 M

​

1몰 (mol)에 해당하는 질량 M = mNA (m : 원소의 질량)

시료의 질량이 Wsample 이라고 하면

여기서 새로운 단위 mol과 함께 나오는 개념이 바로 몰질량이다. 몰질량은 '1mol에 해당하는 질량'을 말하며 영어 대문자 M으로 표현한다. 이때 몰질량 M은 m(원자량) × N (아보가드로수)로 구할 수 있다.

이 때 몰질량을 이용해 어떤 시료의 질량을 알고 있다면 그 시료의 몰수도 알 수 있다.

즉, 시료의 질량 (W)을 몰질량(M)으로 나누어 주면 된다.

​

3. 이상기체 (Ideal gas)란 ?

이상기체는 무엇일까?

위 그림과 같이 같은 온도에서 크기가 같은 용기에 각기 다른 기체 1mol을 각 용기에 담아 두었다고 하자. 이 때 기체의

밀도는 기체의 질량을 부피로 나눈 값이 된다. 1몰은 각각의 기체의 원소수가 아보가드로수 (6.02 × 1023) 만큼 들어 있는

양을 의미하므로 기체원소의 활동으로 인한 압력은 기체가 각기 다름에도 불구하고 유사하게 된다. 이와 같은 현상을

나타낸는 기체를 '이상기체 (Ideal gas)라고 한다.

​

가. 보일의 법칙

온도가 일정한 조건에서 기체의 부피 (V)가 압력(P)에 반비례한다. 즉, 기체의 부피와 압력을 곱한 값은 동일한 기체에 대하여 다음과 같이 상수값을 갖는다.

   P V = constant

​

나. 샤를의 법칙

압력이 일정할 때 기체의 부피는 온도에 따라 선형으로 증가한다. 즉, 기체는 온도가 1℃ 오를 때 0℃ 부피에 비해여

1/273.15 만큼 비례하여 증가한다. 만약 온도를 -273.15 ℃ 로 내린다면 그 기체의 부피는 "0"이 된다고 샤를은 예측했다.

따라서 샤를의 법칙에 따르면 일정 압력하에서 부피(V)를 절대온도 (T)로 나눈값은 일정하게 된다.​

다. 게이뤼삭의 법칙

부피가 일정할 때 압력은 온도에 비례한다.​

이와같이 기체의 압력, 부피 그리고 온도가 만족하는 관계는 온도가 극히 낮지 않고 또한 기체의 밀도가 희박한 경우에는

기체의 종류에 관계없이 잘 성립한다. 이와같이 위의 법칙을 잘 따르는 기체를 '이상기체'라고 한다. 이상기체는 분자의

크기가 거의 "0"이어서 용기속의 공간을 점유하지 않고 또한 분자끼리의 상호작용이 미치는 거리도 분자들 사이의 평균

거리보다 휠씬 적어서 거의 언제나 독립적으로 자유롭게 움직일 수 있는 가공의 기체이다.

앞에서 언급한 기체의 온도, 부피, 압력의 관계를 묶어서 보면 다음과 같다.

이렇게 기체의 압력(P)과 부피(V), 그리고 온도(T)가 가지고 있는 관계를 보일-샤를의 법칙이라고 한다. 만약 동일한 압력,

부피, 온도를 갖는 두 기체를 하나로 합하게 되면 부피는 2배가 되고 온도와 압력은 변함이 없을 것이다.​

따라서 위 식처럼 constant로 표시된 일정한 값은 원래 값의 2배가 될 것이다. 즉, 이 값은 바로 기체에 포함된 분자의 양,

즉, 분자의 몰 수 n에 비례한다는 것을 알 수 있다. 상수(constant)값을 R로 놓으면 다음 같은 식이 된다.​

또한 비례상수 R을 기체 상수라고 하고 이는 실험에 의해 정해진 양으로 다음과 같다.​

이상기체의 법칙은 열역할적인 여러값들 사이의 관계를 보여주는 하나의 예로서 이것을 보다 일반적으로 이상기체 상태방

정식이라고 한다. 즉, 열역학적 변수들은 독립적이지 않고 서로 관련이 되어 있다는 것을 보여준다.

​

라. 아보가드로의 법칙 (Avogadro's law)

온도와 압력이 일정할 때 같은 부피에 들어 있는 분자의 수는 그 기체의 종류에 관계없이 일정하다는 것으로 이 법칙을

이용하면 이상기체의 법칙을 부편적인 것으로 이해할 수 있다. 

즉, 분자 1[mol]에 들어 있는 분자의 수인 아보가드로수 (Avogadro's number) NA = 6.022 137 × 1023 ≒ 279 를 이용하면

이상기체 상태방정식은 다음과 같이 표현할 수 있다.

      P · V = N k T

      여기서, k = R / NA

 k를 볼츠만의 상수라고 하며 다음과 같다.

 k = (1.380 658 ± 0.000043 ) × 1023 [J/K]

​

【 또다른 이상기체 상태방정식】

가. 보일의 법칙

  ▣ 온도가 일정할 때 기체의 부피는 그 기체의 압력에 반비례한다.​

나. 샤를의 법칙

  ▣ 압력이 일정할 때 기체의 부피는 절대온도에 비례한다.​

다. 아보가드로 법칙

  ▣ 기체의 부피는 그 기체의 몰수 (mol)에 비례한다.​

 위의 식을 종합하면 다음과 같이 나타낼 수 있다.​

위 식에서 양변에 압력 (P)를 곱하고 비례기호를 등호로 바꾸고 비례상수 K를 붙이면 다음 식이 성립된다.

      P · V = n · k · T

위 식에서 비례상수 k는 아주 유명한 상수이다. 그래서 특별히 R이라는 이니셜을 부여해서 기체 상수라고 부른다.

      P · V = n · R · T

      여기서 P : 압력, V : 부피, n : 분자수(몰수), R : 기체상수, T : 절대온도

위 식을 이상기체 상태방정식이라고 한다.

위 식에서 기체 상수 R을 구해보자. R = PV / nT 가 된다. 기체상수 R을 구하기 위해서는 압력(P), 부피(V), 몰수(n), 온도(T)

를 알아야 한다. 표준상태(S.T.P)를 가정하여  P, V, n, T 값을 적용해 보자​

4. 공기의 밀도

  ▣ 공기의 밀도는 압력 (P)가 높아지면 커진다.

  ▣ 공기의 밀도는 온도가 높아지면 작아진다.​

   여기서, ρ : 공기의 밀도

               P : 공기의 압력

               R : 공기의 기체상수

               T : 공기의 절대온도

​

#이상기체 #이상기체상태방정식 #보일 #샤를 #보일샤를의법칙 #아보가드로 #Avogadro #압력 #밀도 #부피 #기체상수 #상태방정식 #아보가드로수

​

1. 방호구역 체적이 500 ㎥인 어느 소방대상물에 이산화탄소 소화설비를 설치하였다. 이곳에 이산화탄소 100 ㎏을 방사

     하였을 경우 이산화탄소 농도 [%]를 구하시오. (단, 실내압력은 121.59 kPa, 실내온도는 35 ℃ 이다.) [4점] ★★★★★

[참고] 이산화탄소의 방출량 및 농도 계산식 유도​

[공식유도]

 ▣ 가스 방출 전 · 후의 산소(O2)의 용량은 같다는 것을 이용한다.

      V × 21 % = ( V + Q ) × O2%

       21 V = O2 · V + O2 · Q, O2 · Q = 21 V - O2 · V​

▣ 위 식을 이용하여 이산화탄소(CO2)의 농도 [%]에 관한 식을 유도해 보자.

[문제풀이]​

[해설] 이산화탄소 (CO2)의 농도 (%)

 가. 이산화탄소(CO2)의 농도​

 나. 이상기체 상태 방정식​

       여기서, P : 압력 [Pa, N/㎡]

                    V : 부피 (방출가스량) [㎥]

                    W : 질량 [㎏]

                    M : 분자량 (CO2 : 44㎏, 할론 1301 : 148.95 ㎏)

                    R : 기체 상수 (8,313.85 [N·m/kmol·K], 8,313.85 [N·m/·K])

                    T : 절대온도 (273 + ℃, K)

​

2. CO2 의 설계농도가 34%이다. 방호구역에 방사될 경우 산소의 농도는 얼마인가 ?

[문제풀이]​

[해설] 산소 (O2)의 농도 [%]

▣ 이산화탄소 (CO2)의 농도​

나. 산소 농도 [%]​

[해설] 이산화탄소 (CO2)의 농도 [%] · 산소(O2)의 농도 [%]

가. 이산화탄소(CO2)의 농도​​

나. 이상기체 방정식​

        여기서, P : 압력 [Pa, N/㎡]

                     V : 부피 (방출가스량) [㎥]

                    W : 질량 [㎏]

                    M : 분자량 (CO2 : 44㎏, 할론 1301 : 148.95 ㎏)

                    R : 기체상수 (8,313.85 [N·m/kmol·K], 8,313.85 [N·m/K])

                    T : 절대온도 (273+℃ [K])

다. 산소의 농도​

4. 방호구역체적이 250 ㎥ 인 소방대상물에 CO2 소화설비를 설치하였다. 이곳에 CO2 180㎏을 표준대기압 상태에서 방사

     하였을 경우 다음을 구하시오. [4점] ★★★★★

가. 이산화탄소의 농도는 몇 [%]인가 ?

나. 산소의 농도는 몇 [%]인가 ?

[문제 풀이]

가. 이산화탄소 (CO2)의 농도​

나. 산소의 농도​

[참고] 압력단위 환산

​

5. 이산화탄소 120 ㎏이 완전기화하여 0℃, 101,325 Pa 일 때 기체의 부피 [㎥]를 계산하시오. (단, 소화약제의 순도는

     99.5 % 이다) [4점] ★★★★★

[문제풀이]​

※ 순도가 주어졌을 때

     ① 부피 : × 순도

     ② 약제량 : ÷ 순도

[해설] 기체의 부피

  ▣ 이상기체 방정식​

여기서, P : 압력 [Pa, N/㎡]

             V : 부피 (방출가스량) [㎥]

            W : 질량 [㎏]

            M : 분자량 (CO2 : 44㎏, 할론 1301 : 148.95 ㎏)

            R : 기체상수 (8,313.85 [N·m/kmol·K], 8,313.85 [N·m/K])

            T : 절대온도 (273+℃ [K])

  ※ ① 소화약제의 순도 : 부피를 구할 때는 곱하고, 소화약제 저장량을 구할 때는 나눈다.

      ② 1Pa = 1 [N/㎡]

​

6. 40 ㎏ 의 액화 이산화탄소가 20 [℃]의 대기중 (표준대기압)으로 방출되었을 경우 다음 각 물음에 답하시오.

      [4점] ★★★★★

  가. 이산화탄소의 부피는 몇 [㎥] 이 되겠는가 ?

  나. 체적 90 [㎥]인 공간에 이 약제가 방출되었다면 이산화탄소(CO2)의 농도는 몇 [%] 가 되겠는가 ?

[문제풀이]

가. 이산화탄소의 부피 [㎥]​

나. 이산화탄소의 농도 [%]​

7. 표준대기압 상태에서 압력이 일정할 때 15 ℃의 이산화탄소 100 [mol]이 있다. 이 상태에서 온도가 30[℃]로 되었을 때

     이산화탄소의 부피 [㎥]를 구하시오.

[문제풀이]​

▣ 동일한 상태(압력 일정)에서 온도만 변화하였으므로 보일 - 샤를의 법칙을 이용하면​

[해설] 이산화탄소의 부피

가. 보일 - 샤를의 법칙​

▣ 방사량 부피[㎥]를 구했으니 이상 기체 방정식으로 질량을 구하면​

[해설] 이산화탄소 소화약제 방사량 [㎏]

가. 이상기체 방정식 ​

   여기서, P : 압력 [Pa, N/㎡]

                V : 부피 (방출가스량) [㎥]

                W : 질량 [㎏]

                M : 분자량 (CO2 : 44㎏, 할론 1301 : 148.95 ㎏)

                R : 기체상수 (8,313.85 [N·m/kmol·K], 8,313.85 [N·m/K])

                T : 절대온도 (273+℃ [K])

나. 방출가스량​

   여기서, V : 방출가스량 [㎥]

               O2 : 가스 방출 후 산소(O2) 농도 [%]

다. 이산화탄소 (CO2)의 농도​

     여기서, O2 : 가스방출 후 산소(O2) 농도 [%]

​

9. 체적이 500 ㎥인 방호구역에 전역방출방식으로 CO2를 방사하였다. 다음 조건을 참조하여 각 물음에 답하시오.

    [4점] ★★★★

[조건]

  ① 실내온도는 15℃ 이다.

  ② CO2 방사 후 실내의 O2 농도는 10%이다.

  ③ 실내 대기압력은 1.2 atm이다.

  가. 방사된 CO2의 양은 몇 [㎏]인지 구하시오.

  나. 이산화탄소 소화설비에서 운무상태에 대하여 간단히 설명하시오.

[문제풀이]

가. 방사된 이산화탄소(CO2)의 양 [㎏]​

위 식에 적용을 하면​

#이산화탄소 #비열 #증발 #농도 #방호구역 #액화 #줄 #톰슨 #체적 #절대온도 #방출가스량 #소화설비 #기체상수 #질량 #소화약제

 ① 정의 : 물체를 이루고 있는 원자나 전자들의 충돌에 의해 에너지가 확산되는 과정이다.

                전도는 온도가 다른 두 물체가 접촉해 있을 때 높은 온도의 물체에서 낮은 온도의

                물체로 일어나기도 하고, 한 물체 내에서도 온도 차이가 생기면 일어나기도 한다.

 ② 전도의 예 : 티스푼을 통해 커피의 열이 손에 전달되는 것

                        끓는 국자의 손잡이에 열이 전달 되는 것

 [참고] 열전도와 관계 있는 것

   ① 열전도율 [kcal/(m·h·K)]           ② 배열 [cal/(g·℃)]

   ③ 밀도 [kg/㎥]                             ④ 온도 [℃]

​

다. 대류 (Convection)

  ① 정의 : 열에너지를 가진 물체가 전자기파를 방출하면서 공간적으로 떨어진 곳에 에너지

                 를 전달하는 과정이다. 일반적으로 높은 온도를 가진 물체는 짧은 파장의 전자기

                 파를 방출하고, 낮은 온도를 가진 물체는 긴 파장의 전자기파를 방출한다.

                 표면 온도가 6000 K에 달하는 태양에서는 자외선, 가시광선, 적외선이 모두 방

                 출된다. 일상생활에서 쉽게 접하는 몇백 도 정도의 물체에서는 적외선이 주로 나

                 온다. 눈으로는 볼 수 없지만, 우리 피부는 적외선을 감지하여 따뜻함을 느낀다.

  ② 복사의 예 : 태양의 열이 지구에 전달되어 따뜻함을 느끼는 것

         ※ 복사열 Q = σ AT4

              Q : 복사열 [W], σ : 스테판-볼츠만 상수 [W/(㎡·K4)], A : 단면적 [㎡], T : 절대온도[K]

  ③ 빈의 변위법칙 : 온도에 따라 전자기파는 빈의 변위법칙을 따릅니다.

<참고> 스테판-볼츠만의 법칙

  ▣ 어떤 물체의 면적 'A'에서 발생하는 전자기파의 에너지의 합계는 절대온도의 4제곱에

       비례(스테판이 발견)하며, 볼츠만이 유도해 낸 볼츠만 상수를 곱한 것과 같습니다.

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【 열역학 (Thermodynamics】

 ▣ 물질의 상태변화에 따라 발생하는 열과 일의 양은 열역할 법칙으로 정의되는 에너지와

     엔트로피 등의 열역학적 변수들을 이용하여 분석하는 학문

     ※ 일 ↔ 열 : 물리적 현상

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1. 열역학 제0법칙

   ▣ 온도가 서로 다른 물체를 접촉시켜 놓으면 얼마 후 온도가 같아진다. (열평형상태)

2. 열역학 제1법칙 : 에너지 보존법칙

  ▣ 어떤 고립된 계의 총에너지는 일정하다는 법칙

   ⊙ 내부에너지 변화가 계에 가해진 열과 계가 한일 사이의 차가 같다는 것을 의미한다.

    이를 그림으로 표현하면 다음과 같다.

  열과 운동의 관계로 정리를 하면..

3. 열역학 제2법칙

  ▣ 고립계에서 총 엔트로피의 변화는 항상 증가하거나 일정하며 절대로 감소하지 않는다.

   ① 열은 자연적으로 저열원에서 고열원으로 이동할 수 없다.

   ② 효율 100%의 열기관은 존재할 수 없다.

4. 열역학 제3법칙

  ▣ 절대온도에 가까워질수록 엔트로피의 변화량은 0에 수렴한다.

       그리고 계는 절대온도 0도에 이를 수 없다.