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[열역학 개념의 해설] 상태방정식 본 포스팅은 여상도 교수님께서 지으신 '열역학 개념의 해설' 중 제16장 '상태방정식' 내용 요약 및 개인적인 생각을 덧붙여 작성한 것입니다. 16. 상태방정식 상태방정식이란, 물질의 상태를 결정짓는 온도, 부피, 압력의 상관관계를 수학적으로 표현한 것인데요. 최초의 상태방정식은 보일, 찰스, 클라페롱 등이 제시한 이상기체 상태방정식입니다. (PV=RT) 이상기체 상태방정식을 통해 기체의 압력과 부피는 반비례하고(보일의 법칙), 온도와 부피는 정비례(샤를의 법칙) 한다는 개념이 성립되었으나, 실제기체는 이상기체 상태방정식으로 정확히 표현되지 않는다는 한계가 있답니다. 즉, 이상기체 상태방정식은 실제 기체의 온도, 압력, 부피의 상관관계를 정확하게 표현하지 못하는 부정확한 식이고, 실제기체의 특징을 고려하.. 2022. 1. 22.
[열역학 개념의 해설] 실제기체 본 포스팅은 여상도 교수님께서 지으신 '열역학 개념의 해설' 중 제15장 '실체기체' 내용 요약 및 개인적인 생각을 덧붙여 작성한 것입니다. 15. 실제기체 앞서 이상기체에 대해서 살펴보았는데요. 실제기체와 이상기체는 아래와 같은 차이점이 있답니다. 기체 분자 자체의 부피 존재 분자 상호 간의 인력 및 반발력 존재 실제기체는 기체 분자 자체의 부피가 존재하기 때문에, 동일한 부피 속의 상자에서 실제기체와 이상기체가 자유롭게 움직일 수 있는 부피(이하 자유이동부피)가 달라진답니다. 즉, 실제기체의 자유이동부피는 이상기체의 자유이동부피보다 기체 분자자체의 부피만큼 적은 것입니다. 이상기체 자유이동부피 = 상자의 부피 실제기체 자유이동부피 = 상자의 부피 - 기체 분자자체의 부피 한편, 기체의 압력은 기체 분.. 2022. 1. 21.
[열역학 개념의 해설] 이상기체 본 포스팅은 여상도 교수님께서 지으신 '열역학 개념의 해설' 중 제14장 '이상기체' 내용 요약 및 개인적인 생각을 덧붙여 작성한 것입니다. 14. 이상기체 이상기체라는 용어는 중고등학교 때부터 많이 들어 보았을 텐데요. 이상기체를 정의하는 데 사용되는 가정을 다시 한번 살펴보자면 아래와 같습니다. 분자 자체의 부피가 무시되는 기체 분자 간의 인력, 반발력이 무시되는 기체 PV=RT, 이상기체 상태 방정식을 따르는 기체 이상기체는 상호 인력과 반발력이 존재하지 않기 때문에, 분자 운동에너지를 높여주는 온도에 의해서만 내부 에너지가 변화한답니다. 반면, 실제기체는 인력과 반발력이 존재함으로, 온도 외에 압력과 부피 또한 분자의 내부 에너지에 영향을 주겠지요? 이상기체의 내부에너지가 온도만의 함수라는 것은,.. 2022. 1. 20.
[열역학 개념의 해설] 포화 본 포스팅은 여상도 교수님께서 지으신 '열역학 개념의 해설' 중 제13장 '포화' 내용 요약 및 개인적인 생각을 덧붙여 작성한 것입니다. 13. 포화 용액의 포화상태와 열역학에서 말하는 포화상태는 다른 개념인데요. 용액에서의 포화상태란 용질이 용매에 더 이상 녹지 않는 상태를 말하지만, 열역학에서의 포화상태란 물질이 상변화가 발생하는 지점에 존재하는 상태를 뜻한답니다. 열역학에서는 액체 상태의 물질을 냉각액체, 기체 상태의 물질을 과열증기 그리고 상변화 하기 시작하는 액체를 포화액체, 상변화 하기 시작하는 기체를 포화기체라고 명명하는데요. 여기서 중요한 포인트는 물질의 포화상태는 온도뿐만 아니라 압력에 의해서도 결정이 된다는 점입니다. 온도가 높아도 압력이 증기압보다 높다면 물질은 액체 상태가 되며, 냉.. 2022. 1. 18.
[열역학 개념의 해설] 임계점 본 포스팅은 여상도 교수님께서 지으신 '열역학 개념의 해설' 중 제12장 '임계점' 내용 요약 및 개인적인 생각을 덧붙여 작성한 것입니다. 12. 임계점 증기(vapor)와 기체(gas)는 같은 말일까요? 보통은 이 두 단어를 혼용하여 사용하는데요. 사실 이 두 단어의 열역학적 정의는 완전히 다르답니다. 증기는 일정 온도에서 압력을 증가시키면 액화가 되는 상태이고, 기체는 일정 온도에서 압력을 아무리 증가시켜도 액화가 되지 않는 상태랍니다. 그리고 증기와 기체를 구분하는 지점이 바로 임계점이에요. 즉, 임계점은 간단히 물질의 상태를 액체, 기체, 증기로 나눌 수 있는 경계점이라고 정의할 수 있는데요. 대부분의 물질에는 고유의 임계 온도 및 임계 압력이 존재하고, 이보다 높은 상태에 있는 유체를 초임계유체.. 2022. 1. 18.
[열역학 개념의 해설] 잠열 본 포스팅은 여상도 교수님께서 지으신 '열역학 개념의 해설' 중 제11장 '잠열' 내용 요약 및 개인적인 생각을 덧붙여 작성한 것입니다. 11. 잠열 물질이 상태가 변화할 때 필요한 열을 잠열 또는 숨은열이라고 하는데요. 물질의 상변화가 일어날 때에는 열이 유입되어도 온도가 변하지 않기 때문에 잠열 (숨은열)이라는 이름이 붙었답니다. 사실 18세기까지는 물질의 상태와 상관없이 온도가 똑같으면 물질이 가지고 있는 열량이 동일하다는 열소이론이 지배적이었고, 잠열에 대한 개념이 없었는데요. 18세기 조세프 블랙이라는 학자의 실험을 통해 잠열에 대한 개념이 처음 확립되었어요. 그는 0.5도의 물과 0도의 얼음을 똑같은 조건에 두고, 4도의 물이 될 때까지 필요한 시간을 비교하였는데요. 그 결과 얼음이 4도가 되.. 2022. 1. 17.
[열역학 개념의 해설] 증기압 본 포스팅은 여상도 교수님께서 지으신 '열역학 개념의 해설' 중 제10장 '증기압' 내용 요약 및 개인적인 생각을 덧붙여 작성한 것입니다. 10. 증기압 증기압이란, 말 그대로 물질의 증기가 발휘하는 압력을 뜻하는데요. 증기압은 상태에 따라 그 값이 변화하는 물질의 고유 물성 중 하나랍니다. (특히, 순수 물질의 증기압은 온도에 의해서만 변화해요.) 물질의 증기압은 어떻게 측정할 수 있을까요? 다양한 방법이 있겠지만, 진공상태의 실린더에 해당 물질을 넣고 온도에 따라 압력을 측정하면 된답니다. 그럼 증기압을 통해 어떤 것을 알 수 있을까요? 우선, 증기압을 통해 물질의 휘발도를 알 수 있어요. 증기압이 크다는 것은 그만큼 증기의 압력이 크다는 뜻이므로, 휘발성이 크다는 뜻도 됩니다. 또한 증기압을 통해 .. 2022. 1. 17.
[열역학 개념의 해설] 열용량 본 포스팅은 여상도 교수님께서 지으신 '열역학 개념의 해설' 중 제9장 '열용량' 내용 요약 및 개인적인 생각을 덧붙여 작성한 것입니다. 9. 열용량 18세기 이전까지만 해도 온도와 열량에 대한 구분이 없었는데요. 이때는 물질들의 질량과 온도가 같으면, 그 물질들이 가지고 있는 열량이 같다고 생각하였답니다. 그런데 플렌하이트라는 과학자가 차가운 물과 뜨거운 물을 혼합했을 때의 온도와 차가운 물과 뜨거운 수은을 혼합했을 때의 온도가 다르다는 것을 관찰하여, 질량과 온도가 같더라도 물질이 가지고 있는 열량, 에너지가 다르다는 것을 밝혀냈어요. 그 후, 18세기에 조세프 블랙이라는 과학자에 의해 열용량이라는 단어가 처음 사용되었는데요. 이때까지만 해도 열소이론이 지배적이었기 때문에, 물질이 얼마나 많은 열소를.. 2022. 1. 17.

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