등온과정

 

열역학 제1법칙
● 에너지 보존 : 외부에서 열량 Q를 가할 때 물체의 내부 에너지의 변화량 ΔU와 물체가 외부에 한 일 W와의 합은 열량 Q와 같다.

 

         

 

-그림 (가)와 같이 피스톤을 고정시켜 기체의 부피를 일정하게 유지하고 열을 가할 때 가해 준 열량 Q는 모두 내부 에너지의 증가 ΔU에 이용된다.

 

        

 

-그림 (나)와 같이 피스톤을 자유롭게 움직이게 하고 열량 Q를 가하면 기체 부피가 ΔV만큼 팽창하면서 외부에 PΔV의 일을 하고, 나머지는 내부 에너지로 ΔU만큼 간직한다.

 

       

● 기체가 외부로부터 열을 받으면 Q>0이고, 기체가 외부로 열을 방출하면 Q<0이다.

 

● 기체의 부피가 팽창하면 W>0이고, 기체의 부피가 압축되면 W<0이다.

 

 

● 등온변화 : 기체의 온도가 일정하게 유지되면서 기체의 압력과 부피가 변하는 과정
  - 기체의 내부 에너지의 변화가 0이므로(ΔU=0) 열역학 제1법칙에서 외부로부터 흡수한 열에너지(Q)는 모두 외부에 일(W)을 하는데 사용된다.  

  - 등온팽창 : 온도 변화없이 기체의 압력은 감소하고, 부피가 팽창하는 경우로 흡수한 열에너지만큼 외부에 일을 한다.

 

        

 

  - 등온압축 : 온도 변화없이 기체의 압력은 증가하고, 기체의 부피가 압축되는 경우로 외부에서 받은 일만큼 외부에 열을 방출한다.