[전기지식] 열역학 법칙 (제 0 ~ 3법칙)

열역학 법칙 (제 0 ~ 3법칙)

안녕하세요. 태양광윤대리입니다.

오늘은 열역학 법칙에 대해 간단하게 알아보려 합니다.

모든 물체는 온도라는 특성을 가지고 있다. 두 물체가 열적 평형상태에 있다면 둘의 온도는 같다.

ΔU = Q - W ( ΔU : 내부에너지 변화 , Q : 열량 , W : 일 )

반대로, 온도가 다른 두 물체를 접촉시키면 에너지(온도)가 높은 물체에서 낮은 물체로 이동한다.

결국 두 물체는 열평형 상태가 되어 더이상 에너지가 이동하지 않는다.(ΔT=0)

이를 열적 평형상태라 일컫는다.

고립계에서 총 내부에너지는 일정하다.

고립계 조건이 아닐 경우, 일(W) 과 열(T)에 의해 변화한다.

일과 열은 에너지의 형태변형 등에 의해 발생한다. (기화, 액화 등)

엔트로피 변화는 항상 0보다 크거나 같다.

즉, 엔트로피가 항상 증가하거나 일정하게 되는 방향으로 진행한다.

이는 자연에서 일어나는 변화의 비가역적인 방향성을 제시하는 법칙이다.

EX 1. 고온의 물체에서 저온의 물체로 열전달이 발생한다. 그 반대의 현상은 발생할 수 없다.

EX 2. 열을 완전히 일로 바꿀수있는 열기관을 만들 수 없다.

절대온도 T가 0일 때 엔트로피 변화(ΔS)는 일정한 값을 가진다.

엔트로피가 0일 때, 그 계는 가장 낮은 에너지를 갖는다.(열용량 = 0)

열용량=0은 비열과 팽창률이 0이 됨을 의미한다.

비열과 팽창률이 0이 된다는 것은 원자구조가 배열상태가 되며 이동이 없는 구조임을 의미한다.

즉, 어떠한 일을 할 때 엔트로피 변화에 따른 열손실 또는 일손실이 발생하지 않음으로, 무한 동력이 가능함을 나타낸다.

유한 횟수의 경우에 순수 결정체가 절대온도 0 상태가 되는 것은 불가능하다.

이상으로 블로그를 마치겠습니다.

감사합니다.