열역학

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열역학 공업일과 유동일에 대한 질문

Ch. 5 Mass and Energy Analysis of Control Volumes
작성자
kwonjunpyo
작성일
2020-09-01 22:55
조회
3490
질문 1. 

공업일의 정의가 -vdP라고 배웠습니다. 이는 sdF와 같은 것으로 보입니다. 하지만 우리가 평소에 생각하는 일이란

Fds나 Pdv와 같이 힘과 변수의 곱으로 아래 그림과 같이 초록색 부분이 아닌 빨간색 부분입니다.

그래서 pdv는 개념적으로 와닿지만, sdF와 같이 vdp라는 것을 어떠한 개념으로 받아들여야 할지 잘 모르겠습니다.

 

질문 2.

PV는 유동일로 PV = H - U로 표현할 수있습니다. 여기서 H와 U는 둘 다 상태함수이므로 PV, 즉 유동일 또한 상태함수입니다.

일이란 conjugate force와 extensive varialbes의 곱을 경로에 따라 적분한 경로함수인데,

유동일은 단순히 P와 V의 곱으로 이름과 단위만 일인 상태함수입니다.

그래서 저에게 유동일은 이름만 일이고, 사실은 개방계에서 열역학 1법칙을 설명하는 내부에너지, 위치에너지 같은 하나의 상태량? 같은 느낌입니다. 이러한 개념이 잘못된 개념인가요?

 

질문 3.

엔탈피에는 '유동'일 개념이 통함되어있는데 (위의 나의 생각에 따르면 유동일이란 '개방계'에서 사용되는 하나의 상태량?인데),

엔탈피 개념을 밀폐계에서도 사용가능한가요?

 

정리하자면 위와 같은 질문이 나온 이유는 공업일이나 유동일이 우리가 써오던 일의 개념과는 차이가 있어서 입니다.

 

그래서 공업일과 유동일을 어떤 개념으로 받아들여야할지, 또한 어떻게 해야 직관적인 이해가 가능할지 몰라 질문드립니다.
전체 4

  • 2020-09-01 23:05

    위의 해상도가 낮을 수 있어서
    확대하여 다시 보여드립니다.

    또한 아래의 링크에 잘 정리되어 있으니
    같이 공부해보시길 바랍니다.

    https://godjunpyo.com/열역학-개방계에서의-일은-왜-vdp일까/

    IMG_49FDE9A827FD-1.jpeg


  • 2020-09-01 23:03

    질문 1

    유동일을 유도하는 방법을 다시 공부하셔야 할 것 같습니다.
    다행히 열역학 제대로 끝내기 (1&2법칙 편)에서 자세하게 설명드린 바 있습니다.
    아래의 필기를 보시면서 유도하는 방법과
    그 물리적인 의미에 대해서 다시 한번 생각해보시길 바랍니다.

    IMG_EAA8D45B8C3A-1.jpeg


  • 2020-09-01 23:12

    질문 2

    번역본으로 공부하다보면 생길 수 있는 예입니다.

    유동일을
    엔탈피와 내부에너지의 식으로 나타낼 수 있다고
    상태함수라고 부른다기 보다는

    유동일은 flow ENERGY 입니다.
    즉, 유동일은 말씀하신 것과 같은 위치/운동 에너지와 같은 에너지의 한 종류입니다.

    아시겠지만,
    에너지란 나중값과 초기값의 차가 중요한
    대표적인 상태함수 중의 하나입니다.

    경로함수인 work와 혼동하시면 안되겠습니다.


  • 2020-09-01 23:17

    질문 3

    엔탈피든
    내부에너지든
    우리에게 중요한 것은 열역학 1법칙입니다.

    그리고 열역학 1법칙은
    계에 상관없이 항상 적용 가능한 에너지 보존 법칙입니다.

    아래의 링크를 통해 자세히 공부해보시길 바랍니다.

    https://godjunpyo.com/밀폐계에서-엔탈피-식은-사용이-가능한가/
    https://godjunpyo.com/밸브가-달린-피스톤은-밀폐계-개방계/
    https://godjunpyo.com/폴리트로픽-과정에서의-열역학-1법칙/


Thermodynamics – An Engineering Approach, Cengel & Boles, McGrawHill

Ch. 1 Introduction and Basic Concepts
Ch. 2 Energy, Energy Transfer, and General Energy Analsysis
Ch. 3 Properties of Pure Substances
Ch. 4 Energy Analysis of Closed Systems
Ch. 5 Mass and Energy Analysis of Control Volumes
Ch. 6 The Second Law of Thermodynamics
Ch. 7 Entropy
Ch. 8 Exergy
Ch. 9 Gas Power Cycles
Ch. 10 Vapor and Combined Power Cycles
Ch. 11 Refrigeration Cycles
Ch. 12 Thermodynamic Property Relations
Ch. 13 Gas Mixtures
Ch. 14 Gas-Vapor Mixtures and Air-Conditioning
Ch. 15 Chemical Reactions
Ch. 16 Chemical and Phase Equilibrium
Ch. 17 Compressible Flow

  • “열역학 한방에 끝내기” 는 초등학생도 이해할 수 있게끔 쉽고 재미있게 열역학을 설명하고 있습니다.
  • 공식만 외워서 문제를 푸는 방식은 올바른 역학 공부법이 아니고, 조금만 응용된 문제가 나오면 접근하기가 매우 어려워져 좋은 시험 점수(좋은 학점)을 받기가 매우 어려워집니다.
  • 원리와 원칙에 충실하여 어떤 문제가 나와도 개념에 충실해서 풀 수 있어야 학업성취도, 취업 면접, 대학원 시험 등에서 좋은 결과를 기대할 수 있습니다.