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.]

<또한 이 이론에서 사용하는 전제는 이상기체 입니다.>

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※ 이번 포스팅의 소제목 내부링크

1. 등압과정

2. 요약

3. 기체가 압축될때

4. 등적과정(정적과정) 개념과 이해 (링크)

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1. 등압과정

말그대로 압력이 일정한 과정입니다.(△P = 0 or dP = 0)

그런데 부피는 변하였네요. ▶ 일(w)이 존재합니다.

여기서 기체의 부피가 팽창하냐 축소하냐에 대해서 말씀드리겠습니다.

 

기체의 부피가 팽창할 때

등압과정 일 계산 (w)

부피가 팽창한다는 것은 기체가 외부로 일(w)했다는 것입니다.▶ (△w > 0)

 

 

등압과정 온도 계산 (T)

또한 정압과정(등압과정)에서 부피가 증가한다면

이상기체 방정식에서 Pv =RT (P는 일정, R은 기체상수)

좌변이 증가하기에,우변은 당연히 증가합니다.

즉, 온도가 증가하네요!  ▶ (△T > 0)

 

등압과정 내부에너지 계산 (T)

그럼 열역학 1법칙에 의해서 q = u + w 인데 (dq = du + Pdv)

온도에 대한 함수인 내부에너지(u)는 증가하였으며▶  (△u > 0)

 

등압과정 열량 계산 (q)

일도 증가하였기에(w>0) 열량(q)은 증가한 것입니다. ▶ (△q > 0)

 

 

등압과정 엔탈피 계산 (h)

엔탈피는 h = u + Pv인데 

미분하면 dh = du + vdP + Pdv입니다.

그런데, 등압과정(정압)이라 압력의 변화가 없습니다. (dP = 0) 입니다.

따라서,  dh = du  + Pdv = dq 가 됩니다.

엔탈피 변화량은 열량의 변화량 값입니다.

△h = △q

그런데 q가 증가하였으므로, ▶ " △h > 0 "입니다.

 

 

등압과정 엔트로피 계산 (s)

등압과정이므로, 지난번에 포스팅한 엔트로피 식에서

 

정압비열을 사용한 엔트로피식, 2번식을 사용해야 합니다.

하지만, 압력변화가 없으므로, P1, P2는 존재하지 않습니다.

따라서 엔트로피 계산은

 

 

온도가 증가했으니, 당연히 엔트로피도 증가했네요, ▶ (△s > 0)

 

 

2. 요약

dP = 0, △w >0, △T > 0 △u > 0, △q > 0, △h > 0, △s > 0

 

 

3. 기체가 압축될때

위 설명의 반대로 적용하면,

△w < 0, △T < 0 △u < 0, △q < 0, △h < 0, △s < 0

 

엔트로피의 문제

엔트로피 감소는 팽창 또는 축소의 한 과정만 나타낸 것이며,

이상기체에서는 가역과정이므로

팽창, 축소하면 엔트로피 총 변화는 0이 됩니다.

 

다음에는 정적과정(등적과정)에 대하여 설명하겠습니다.

 

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4. 등적과정(정적과정) 개념과 이해 (링크)

 

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오늘과 같은 포스팅으로 진행하겠습니다.

이렇게 공부하면 이해도 정말 쉽고 공부도 편합니다.

링크를 참고하기 바랍니다.

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