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설계지식-열&유체&엔진/열역학(기본)

이상기체의 엔트로피 공식과 이해

by Jormungand 2023. 3. 7.
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이번에는

이상기체 방정식과 연관된 엔트로피 공식에 대한

포스팅을 하겠습니다.


※ 이번 포스팅의 소제목 내부링크

1. 엔트로피 공식과 이해

2. 정압과정 개념과 이해 (링크)

3. 내부에너지와 엔탈피의 개념과 이해 (링크)

4. 등압과정(정압과정) 개념이해 (링크)


 

 

 

1. 엔트로피 공식과 이해

우선 엔탈피에 대한 공식을 단위질량에 대한 공식(질량으로 나눔)으로 시작하겠습니다.

이후 미분을 하면 아래와 같이 됩니다.

 

(h - 엔탈피, u 내부에너지 , P 압력, v 비체적)

(엔트로피로 미분한 것이며, 엔탈피에 대하여 모든 변수는 관계있습니다.

 그래서 P와 v는 둘다 변수이므로, 편미분됩니다.)

(엔탈피와 내부에너지에 대해 이해가 부족하시면 맨 아래 링크를 참고바랍니다.)

 

이번에는 열역학 1법칙과 엔트로피 공식(열량과 온도의 식)을 통하여 미분하겠습니다.

역시 질량으로 나눈 공식입니다.

(w - 단위질량당 일, T - 절대온도)

일(w)이란 것은 여기서 P는 상수입니다.

왜냐하면 압력이 아니라, 체적변화에 따라 일의 값을 정의하기 때문입니다.

 

이 두식을 가지고 새로운 식을 만들겠습니다.

이 두식을 빼면 아래의 2번식과 같습니다.

 

이 단위질량당 미소 엔트로피에 대한 2개의 식, 

1번과 2번 식을 정리할 것입니다.

우선 양변을 T(온도)로 나누겠습니다.

 

여기서 정압비열과 정적비열에 대한 공식, 그리고 이상기체 방정식을 사용하여 정리할 것입니다.

정압, 정적비열에 대한 공식이 기억나지 않는다면

맨 아래 링크를 참고하시기 바랍니다.

 

 

이를 활용하여 엔트로피에 대해 적분하면 아래와 같습니다.

 

이 공식으로 정압과정, 정적과정, 등온과정, 단열과정, 폴리트로픽 과정에 적용할 수 있습니다.

이전에 포스팅한 엔탈피와 내부에너지, 비열에 대해 완벽히 이해하고

오늘 포스팅한 엔트로피 공식만 알면 

각 과정에 대한 엔탈피, 열량, 엔트로피 공식을 전혀 암기할 필요가 없습니다.

그래서 이 포스팅에 대한 것을 적용하기 위해

다음에는 정압과정에 대한 포스팅을 하겠습니다.

 

2. 정압과정 개념과 이해 (링크)

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정압과정에 대한 글을 포스팅 하였으니,

자세한 것은 링 링크를 참고하기 바랍니다.

 

 

 

 

추가적으로 엔탈피와 열량, 비열에 대한 공식에 대해 이해가 가지 않는다면,

제가 이전에 올린 포스팅을 참고바랍니다.

 

3. 내부에너지와 엔탈피의 개념과 이해 (링크)

 

내부에너지와 엔탈피의 개념과 이해

이번에는 내부에너지와 엔탈피의 개념에 관해서 설명하겠습니다. 내부에너지(U) 내부에너지는 현재 상태에서(변화 전) 가지고 있는 에너지라고 보시면 됩니다. 내부에너지 관해서는 지난번 포

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4. 등압과정(정압과정) 개념이해(링크)

 

등압과정(정압과정) 개념이해(각 상태량 이해)

이번에는 "등압과정에 대한 개념과 암기 필요없이 공식 이해하는 것"을 포스팅 하겠습니다. [이 과정에서는 단위질량에 대한 공식(양변을 질량으로 나눈 공식)을 사용하겠습니다.] 등압과정 말

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앞으로도 엔지니어에게 좋은 지식과 정보를 이해하기 쉽게 글을 포스팅하겠습니다. (By. 요르문간드)

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