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폴리트로픽 과정
Ch. 4 Energy Analysis of Closed Systems
작성자
kwonjunpyo
작성일
2020-09-18 13:24
조회
4298
안녕하세요. 폴리트로픽과정과 단열과정 등온과정의 상관관계를 공부중인 학생입니다.
에서 22분29초 이후로 완벽한 단열이란 없고, 또한 완벽한 등온과정이란 없기에 이 등온과 단열사이에 임의로 연결시킬 과정이 필요하다고 하셨습니다.
다시말해
관심있게 보는 기체가, 이상기체라는 조건하에 단열과정의 Pv^k=c 와 등온과정의 Pv^(1)=c 에서 이 k와 n사이의 임의로 연결시키기 위해
1과 k사이에 있는 임의의 n을 만들어, 1<n<k 폴리트로픽 과정을 만들었다고 배웠습니다.
그런데 열역학4강에서, 저는 폴리트로픽 과정을 처음 배웠을때, 폴리트로픽과정은 2가지 조건이 필요하다고 배웠습니다.
첫째. 밀폐계시스템에서 둘째 준평형상태라 가정함.
폴리트로픽 과정이 단열과정과 등온과정을 연결시키기 위해 만들어졌고, 이 단열,등온과정은 밀폐계 뿐만아니라 개방계에서도 이 과정이 만족한다고 알고있습니다.
여기서 궁금한점이
1.왜 굳이 폴리트로픽과정(1<n<k)에서는 밀폐계라고 가정한건가요?
2.또 왜 굳이 준평형 상태여만 폴리트로픽과정이 가능하다고 생각한걸까요?
3.이상기체상태방정식에서도, 준평형상태라 가정하고 이 방정식이 유도된걸까요? 열역학에서 대부분의 문제는 준평형상태라고 가정하고 푸는건가요?
4. Pv^(k)=c 라는 식은 이상기체에서 유도된 식인데, 왜 폴리트로픽과정은 이상기체가 아닌 실제기체를 다루나요? 여러문제에서, 실제기체가 압력이 낮을때는 compressibility factor이 1이니까, 이상기체라고 가정하고 폴리트로픽과정에 대입하는걸 봤습니다. 그런데 여기서, 애초에 이상기체방정식으로 유도된 단열, 등온식으로 유도된 폴리트로픽식이 왜 일반기체를 다루는지 궁금증이 생깁니다.
강의가 너무 재밌다보니 이런거 찾아보느라 시간을 되게 많이쓰네요.
좋은강의 정말 감사합니다.
에서 22분29초 이후로 완벽한 단열이란 없고, 또한 완벽한 등온과정이란 없기에 이 등온과 단열사이에 임의로 연결시킬 과정이 필요하다고 하셨습니다.
다시말해
관심있게 보는 기체가, 이상기체라는 조건하에 단열과정의 Pv^k=c 와 등온과정의 Pv^(1)=c 에서 이 k와 n사이의 임의로 연결시키기 위해
1과 k사이에 있는 임의의 n을 만들어, 1<n<k 폴리트로픽 과정을 만들었다고 배웠습니다.
그런데 열역학4강에서, 저는 폴리트로픽 과정을 처음 배웠을때, 폴리트로픽과정은 2가지 조건이 필요하다고 배웠습니다.
첫째. 밀폐계시스템에서 둘째 준평형상태라 가정함.
폴리트로픽 과정이 단열과정과 등온과정을 연결시키기 위해 만들어졌고, 이 단열,등온과정은 밀폐계 뿐만아니라 개방계에서도 이 과정이 만족한다고 알고있습니다.
여기서 궁금한점이
1.왜 굳이 폴리트로픽과정(1<n<k)에서는 밀폐계라고 가정한건가요?
2.또 왜 굳이 준평형 상태여만 폴리트로픽과정이 가능하다고 생각한걸까요?
3.이상기체상태방정식에서도, 준평형상태라 가정하고 이 방정식이 유도된걸까요? 열역학에서 대부분의 문제는 준평형상태라고 가정하고 푸는건가요?
4. Pv^(k)=c 라는 식은 이상기체에서 유도된 식인데, 왜 폴리트로픽과정은 이상기체가 아닌 실제기체를 다루나요? 여러문제에서, 실제기체가 압력이 낮을때는 compressibility factor이 1이니까, 이상기체라고 가정하고 폴리트로픽과정에 대입하는걸 봤습니다. 그런데 여기서, 애초에 이상기체방정식으로 유도된 단열, 등온식으로 유도된 폴리트로픽식이 왜 일반기체를 다루는지 궁금증이 생깁니다.
강의가 너무 재밌다보니 이런거 찾아보느라 시간을 되게 많이쓰네요.
좋은강의 정말 감사합니다.
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.
[네 번째 질문]
말씀하신 것처럼
단열공식은 기본적으로
이상기체를 가정하여 유도한 것이 맞습니다.
때문에 실제 기체에 대한 부분을 반영하기 위해서
k값을 임의의 n값으로 바꿔주는 것이죠.
폴리트로픽 과정에 대한
많은 문제를 접하시면
내용에 대한 이해가 수월해질 거라 생각합니다.
열심히 공부하시길 바랍니다!
안녕하세요.
제 강의를 통해 공부의 즐거움을 느끼시고 계시다니
정말 뿌듯하고 감사합니다.
처음부터 너무 복잡하게 생각하지 말고
쉽게 쉽게 지나가는 것도
공부를 오래 지속할 수 있는 하나의 지혜라고 생각합니다.
질문에 대한 답변은 아래와 같습니다.
[첫 번째 질문]
폴리트로픽 과정을
밀폐계에서만 국한다고 보진 않습니다.
개방계든 밀폐계든 폴리트로픽 과정이 있을 수 있습니다.
다만, 우리가 배우는 내용에서는
유독 밀폐계에서만 폴리트로픽 과정이 많이 소개되는 것 같습니다.
하지만 폴리트로픽 과정의 핵심은
비열비 값을 임의의 n으로 잡아준다는 것이기 때문에
계에 상관없이 작용한다고 보는 것이 맞다고 생각합니다.
[두 번째 질문]
준평형과정을 가정하는 이유는
가역과정을 가정하기 위함입니다.
열역학 1법칙을 다루는 데
엔트로피까지 나오게 되면
개념 설명이 어려우니
준평형과정을 가정하여
과정 상의 엔트로피 변화량을 무시하고 문제를 푸는 것이죠.
[세 번째 질문]
이상기체 상태방정식은
준평형과정을 가정했다기 보다는
물질의 상태를 이상적으로 가정해서
식을 유도했다고 보시는 것이 맞겠습니다.
준평형과정이든
이상기체든
실제에 존재하지 않는
이상적인 상황을 가정했다는 측면에서
유사할 수 있지만
조그은 관점이
다른 개념이니 섞지 않으셨으면 좋겠습니다.
갑사합니다 교수님. 친구들이나 , 선배들에게는 물어볼수 없는 질문이라 답답했는데 궁금증이 해결되네요!