질문
공업열역학 6강 41분에 보면 개방계에서 q와 엔탈피 그리고 vdp의 관계식을 설명해 주셨는데요.
여기서 du+pdv가 q가 되는 것은 밀폐계일 경우 해당되는것이 아닌가요?
개방계의 식에서 이 관계식을 사용하여도 되는 것인지 궁금합니다.
답변
이전에 많이 답변드린 내용이니 이전 질문들도 같이 확인해보시길 바랍니다. 결론부터 말씀드리면 엔탈피에서 파생된 열역학 1법칙식 또한 밀폐계 및 개방계 모두 적용됩니다. 왜냐하면 엔탈피는 그저 내부에너지와 같은 Energy Potential이기 때문입니다.
사실 엔탈피라는 개념이 굳이 개방계에서만 작용한다고 하긴 어렵습니다. 엔탈피가 나온 이유는 내부에너지만으로는 현실 세계의 실험상태를 표현하는 데에 무리가 많기 때문이었습니다. 현실에서의 실험은 압력과 온도를 일정하게 유지하는 방법이 부피를 일정하게 하고 단열을 하는 경우보다 훨씬 쉽기 때문입니다. 또한 유동에너지가 있는 경우 내부에너지만으로는 전체 에너지를 표현하기가 어렵습니다. 다시 말씀드리지만 엔탈피란 시스템의 상태에 따른 것이 아니라 그냥 또 다른 Energy Potential입니다.
그럼에도 불구하고 제가 굳이 엔탈피를 개방계에서만 쓸 수 있다고 얘기한 이유는 보통 기계열역학에서 다뤄지는 문제의 경우 내부에너지는 밀폐계, 엔탈피는 개방계에서 적용한다는 개념을 이해하면 풀 수 있기 때문입니다. 인터넷 강의 특성상 넓은 스펙트럼의 학생을 대상으로 강의를 해야하기 때문에 보다 쉽게 이해할 수 있는 방법을 택해 강의를 한 것입니다. 이해해주시길 바랍니다. 좀 더 공부를 원하시면
https://en.wikipedia.org/wiki/Legendre_transformation
를 참조해보세요.
