[에너지관리기능장 필기 요점정리] (5장)열역학제1법칙

Chapter 5. 열역학 제1법칙
기본적인 개념과 정의에 대한 고찰에 이어서 열역학 제1법칙을 논하고자 하며, 자세한 설명에 앞서 간단히 정의하면 열역학 제1법칙은 에너지 보존법칙이라 할 수 있다.

5.1 검사질량의 사이클 변화에 대한 열역학 제1법칙

1. 그림 5.1에 있는 용기 속의 기체를 검사질량(Control mass)으로 삼고, 이 시스템이 두 개의 과정으로 완성되 는 하나의 사이클을 생각하자. 첫 과정은 추가 밑으로 내려감으로 회전하는 날개에 의하여 검사질량 즉, 시스 템에 일이 가해지며 이로 인하여 시스템내의 기체의 온 도는 상승한다.

2. 두 번째 과정은 시스템을 처음 상태로 회복하기 위하여 즉 사이클을 완성하기 위하여 시스템으로부터 열을 방출 한다.

3. 한 사이클 동안 시스템에 가해진 순 열전달량은 그 사이 클 동안 시스템이 한 순일과 항상 비례한다. 즉 으로 표시되며 이는 열역학 1법칙의 기본형이다. 또한 J는 비례상수이다.

5.2 검사질량의 상태변화에 대한 열역학 제1법칙…(생략)

(1)

(2)

4. 그러므로 (δQ-δW)는 최초와 최종상태에 관련되며 두 상 태량은 검사질량의 에너지 E로 나타내면 δQ - δW = dE 이고 다시 정리하면 δQ = dE ＋ δW 가 된다. 이를 적분 하면

5. 에너지 E는 운동에너지, 위치에너지, 화학적 에너지, 분 자의 운동과 위치에 관련된 에너지 등을 포함한다. 그러 나 열역학에서는 운동에너지, 위치에너지, 그 외의 모든 에너지를 내부에너지 U로 표시한다.

6. 위의 식으로부터 에너지 E는 최초와 최종상태에 관련되 는 점함수 이므로 dE = dU ＋ d(KE) ＋ f(PE)로 표시되 므로 열역학 제1법칙에 관련된 식은