윤제한의 물리교실

열역학 제1법칙(에너지보존의 법칙)-가상실험

| 에너지 보존법칙 | 시스템(기체)가 상태1에서 2로 변화하는 열역학적과정 동안 외부에 W만큼 일을 해주고, Q만큼 열을 흡수했다면, 시스템 내부에너지 E는 Q-W만큼 증가한다. Q>0 : 외부로부터 열을 흡수한 경우 Q0 : 외부로 일을 해 준 경우 W

4행정기관의 작동원리-가상실험

- 4행정 사이클 가솔린 기관의 구조와 작동 원리 : 4행정 사이클 기관은 흡입, 압축, 폭발, 배기의 순으로 4단계의 행정이 이루어지면서 1사이클을 완성하는 기관으로, 1사이클 동안 피스톤이 2회 왕복하기 때문에 크랭크축도 2회전 한다. 1. 흡입 행정 - 4행정기관 : 피스톤이 하강하면서 휘발유와 공기의 혼합기가 실린더 내부로 들어온다. - PV 다이어그램 : 부피 팽창 2. 압축 행정 - 4행정기관 : 피스톤이 상승하면서 혼합기를 고온 · 고압으로 압축한다. - PV 다이어그램 : 부피 감소, 압력 증가, 온도 상승 * 점화단계에서 열을 흡수한다. 3. 폭발 행정 - 4행정기관 : 점화 플러그의 불꽃으로 혼합기가 폭발 · 팽창하면서 피스톤을 아래로 밀어낸다. - PV 다이어그램 : 부피 팽창, 온도..

열기관의 효율-가상실험

|열기관의 열효율| 열에너지를 유용한 일로 바꾸는 장치를 열기관이라고 한다. 열기관은 몇 단계의 열역학 과정을 거쳐서 원래 상태로 돌아오는 순환 과정을 통하여 작동한다. 열기관은 그림과 같이 높은 온도의 고열원으로부터 열 Q1을 흡수한다. 이때 열 Q1이 모두 일 W로 바뀌지 않는다. 열기관의 주위를 둘러싸고 있는 저열원으로 열이 저절로 흘러 나간다. 저열원으로 방출되는 열을 Q2라고 하면 열기관이 외부에 한 일 W는 W=Q1-Q2가 된다. 이때 열기관의 효율 e는 열기관에 공급된 열 Q1 중에서 얼마만큼이 일 W로 이용되는지에 의해 결정된다. 즉, 열기관의 효율 e는 이다. 열은 스스로 고온의 물체에서 저온의 물체로 이동하지만 그 반대로의 열의 이동은 저절로 일어나지 않는다. 이처럼 열 또는 에너지의 ..

맥스웰 볼츠만 분포-가상실험

|맥스웰．볼츠만 분포| 기체분자의 속력에 따라 분자의 수가 어떻게 분포되는 지에 대해 연구한 스코틀랜드의 물리학자 맥스웰과 오스트리아의 물리학자 볼츠만은 주어진 온도에서 속력에 따른 기체 분자의 분포를 함수로 표현하였다. 이를 맥스웰·볼츠만 분포라고 하며, 아래 그림과 같이 나타낼 수 있다. 이상 기체 분자의 평균 운동 에너지 에서 여기에서 평균 속력 v평균은 제곱 평균 제곱근 속력보다 약간 작으며, 맥스웰 분포에 따라 구한 평균 속력 v평균은 으로 제곱 평균 제곱근 속력보다 약간 작다. 질량이 같은 분자의 경우 이므로 온도가 4배가 되면 평균 속력은 2배가 된다. 온도가 같은 경우 에 비례하므로 질량이 큰 분자일수록 평균 속력이 느린 것을 알 수 있다. 맥스웰·볼츠만 분포 함수로부터 다음과 같은 사실을..

열역학 제1법칙-가상실험

열역학 제1법칙 일반적으로 기체에 가해 준 열량 Q, 내부 에너지의 증가량 ΔU, 기체가 외부에 한 일 W의 관계는 다음과 같다. 이러한 관계는 열에너지와 역학적 에너지를 포함한 에너지 보존 법칙이며, 이것을 열역학 제1법칙이라고 한다. 위 그림과 같이 기체가 단면적 A인 한쪽 면에 일정한 압력 P를 작용하면서 ΔL만큼 이동하여 부피가 ΔV만큼 바뀌었다면, 이때 기체가 외부에 한 일 W는 가 된다. W>0이면 기체가 팽창하면서 외부에 일을 한 것이고, W

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 Q0이고, 기체의 부피가 압축되면 W

보일의법칙/샤를의 법칙

● 보일의 법칙 : 기체의 온도가 일정할 때 기체의 부피는 압력에 반비례한다. 압력이 P일 때의 부피를 V, 압력이 P'일 때의 부피를 V'라 하면 보일의 법칙은 다음과 같이 표현된다. ● 샤를의 법칙 : 기체의 압력이 일정할 때 기체의 부피는 절대온도에 비례한다. 온도가 T일 때의 부피를 V, 온도가 T'일 때의 부피를 V'라 하면 샤를의 법칙은 다음과 같이 표현된다. → 압력이 일정할 때 모든 기체의 부피는 온도가 1℃ 상승할 때마다 0℃때의 부피의 약 1/273배씩 증가한다. 따라서 0℃때의 부피를 V, t℃때의 부피를 V'라 하면 샤를의 법칙은 다음과 같이 나타낼 수 있다. ● 보일 샤를의 법칙 : 기체의 압력과 온도가 동시에 변할 때, 일정량의 기체의 부패는 절대 온도에 비례하고, 압력에 반비례..

PV 다이어그램에서의 일