열역학 법칙과 카르노 사이클

목차

목 차
Ⅰ. 서 론 1


Ⅱ. 본 론 1

1. Gibbs free energy 1
(1) 표준생성자유에너지 1
(2) Gibbs Free Energy와 평형상수 2
(ⅰ) Helmholtz 에너지 2
(ⅱ) Gibbs-Helholtz 식 3

2. 평형상수 4
(1) 평형의 개념 4
(2) 화학평형-동적 평형 4
(3) 평형상수 (Kc)의 정의 4
(4) 평형상수의 사용 5
(5) 온도에 따른 자유에너지의 변화 7


Ⅲ. 결 론 8


Ⅳ. 느낀 점 및 감사의 글 8


Ⅴ. 참고 문헌 9

본문내용

열교환량을 QH' 냉동기의 구동일을 WRE(QH - QH‘와 같음) 이라고 하자.
처음에 비가역 기관의 효율이 높다고 가정하였으므로, (QH'는 두 기관에 대하여 같기 때문에) Q'L < Q'L이며 WIE > WRE이다. 비가역 기관으로 가역 기관을 구동할 수 있으며 WIE - WRE = QL - Q'L과 같은 양의 순출력을 나타낼 수 있다. 두 개의 기관과 고온 저장조를 포함하는 한 개의 시스템을 구성하면, 이 시스템은 한 개 의 열원과 열교환을 하면서 일정량의 일을 한다. 그러나 이러한 기관은 열역학 제2법칙에 위배된다. 그러므로 처음의 가정(비가역 기관의 효율이 가역 기관의 효율 보다 높다)은 옳지 않다. 따라서 같은 열저장조 사이에서 작동하면서 가역기관보다 효율이 더 좋은 비가역 기관은 존대하지 않는다.
둘째 정리
주어진 두 개의 증온 저장조 사이에서 Carnot 사이클로 작동하는 모든 기관의 효율은 같다. 두 번째 정리의 증명도 첫 번째 정리의 증명과 유사하다. 두 개의 등온 저장조 사이에서 작동하는 Carnot 사이클로 대치하고 효율이 같은 온도의 저장조 사이에서 작동하는 다른 Carnot 사이클의 효율보다 높다고 가정한다. 앞서 주장한 것과 같은 비가역 사이클을 효율이 높은 Carnot사이클로 대치하고 효율이 낮은 Carnot 사이클을 냉동기로 운전하도록 한다. 증명은 첫 번째 정리의 증명과 같은 방법으로 진행한다.
카르노 정리의 증명
Ⅲ. 결론
열역학의 4가지 법칙은,
열역학 제0법칙: A와 B가 열평형상태에 있고, B와 C가 열평형상태에 있으면, A와 C도 열평형상태에 있다는 법칙이다.
열역학 제1법칙: 에너지는 그 형태를 달리 할 수는 있으나, 없어지지는 않는다. 에너지 보존 법칙으로 열을 일로 변환 시켰을 때 에너지 총량은 변화없이 일정하다고 보며 한 계가 갖는 에너지 총량은 외부와 에너지의 교환이 없는 한 일정, 불변하다.
열역학 제2법칙: ‘자연계에 있어서 자발적인 진화 방향은 혼란도(또는 emtropy)가 증가하는 방향’이라는 법칙이다.
열역학 제3법칙: 모든 물질은 환정된 양의 엔트로피를 가지지만, 완전한 결정을 이루는 원소의 엔트로피는 절대 온도 0도에서는 0(zero)이다.
엔트로피: 물질계(物質系)의 열적 상태(熱的狀態)를 나타내는 물리량의 하나이다.
엔탈피: 주어진 체계의 상태를 나타내는 열역학적 양의 하나이다.
엔트로피와 엔탈피의 차이점: 엔트로피는 무질서도 이고 엔탈피는 열량도를 나타내고 엔트로피와 엔탈피는 흡열, 발열 반응에서 같은 크기이고 서로 부호가 반대입니다.
카르노 사이클은 열기관(熱機關)의 최고열효율을 알기 위해 N.L.S.카르노가 생각한 열역학상의 가역(可逆) 사이클입니다. 카르노는 2개의 등온변화(等溫變化)와 2개의 단열변화(斷熱變化)를 가상하고, 기체를 등온팽창 → 단열팽창 → 등온압축 → 단열압축의 순서로 변화시켜 처음의 상태로 복귀시키는 열역학 사이클을 생각하였습니다. 그 결과 사이클의 열효율은 기체의 종류에 관계없이 1－T/T1이 됨이 밝혀졌다. 즉 고열원(高熱源)의 온도 T1(등온팽창할 때의 절대온도)이 높을수록, 또 저열원의 온도 T2(등온압축할 때의 절대온도)가 낮을수록 커진다는 것을 밝혀냈다. 실제의 기관에서는 마찰이나 열의 전도 때문에 완전한 단열변화나 등온변화를 실현시킬 수 없으므로 이 사이클은 성립되지는 않지만 실제의 기관이 이상적인 사이클과 비교하여 얼마만큼 열효율을 갖는가, 얼마만큼 개량할 여지가 있는가를 조사하기 위해서 중요한 의의를 가지고 있습니다.
Ⅳ. 느낀 점
열역학의 복잡한 과정들 때문에 개념정리가 되지 않아 난감하였는데 이렇게 전체를 요약 정리해 나가면서 하나하나 그 과정이 어떻게 유도되었고 어떻게 결과 되어지는지를 이해할 수 있게 되었습니다. 평소에 어설프게 잡고 있던 개념들이 확실히 잡히면서 앞으로의 공부에 큰 도움이 될 것 같아 매우 기쁩니다.
Ⅴ. 감사의 글
이번 레포트를 통해 열역학에 대한 총체적 정리를 하고 넘어 갈 수 있게 해주신 김정성 교수님께 깊은 감사의 말씀을 드립니다.
☞참고 문헌
Cengel의 열역학. Yunus A. Cengel
Michael A. Boles. 시그마 프레스
열역학. Richard E. Sonntag
Claus Borgnakke
Gordon J. Van Wylen. (주)사이텍 미디어
열역학. 진철호, 장영석 공저. 보성각
물리화학, P.W.Akins. 청문각
열역학의 이해, Octave Levenspiel. (주)사이텍미디어

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열역학,   카르노,   물리화학