변화의 시작점과 끝점을 드래그 할 수 있습니다.
기체의 열역학 과정
기체는 기체 외부와 열에너지를 주고 받으면서 온도가 변화하기도 하고, 팽창 또는 수축하면서 외부에 일을 하기도 합니다.
기체의 온도, 압력, 부피 등이 변화하는 모든 과정은 기체의 열역학 과정이 됩니다. 이 중 어느 한 변수가 변화하면 다른 변수에도 영향을 주게 됩니다.
우리 주변에서는 기체의 열역학 과정을 이용한 많은 사례를 찾을 수 있습니다.
- 자동차의 엔진 내부에서는 급격한 폭발이 일어납니다. 이 때 급격하게 팽창한 기체가 자동차의 엔진을 작동시킵니다.
- 냉장고는 압축시킨 기체를 급격하게 팽창시키면서 내부의 온도를 떨어뜨립니다.
- 저기압과 같이 상승하는 대기는 온도가 이슬점 이하로 떨어지면서 구름을 생성합니다.
- 휴대용 가스 버너를 사용하는 동안 뷰테인(부탄) 가스가 들어 있는 가스통이 점점 차가워 집니다.
- 디젤 엔진은 공기를 급격히 압축시켜서 발화점 이상의 온도를 얻습니다.
등온 과정 isothermal process
등온 과정은 온도가 일정한 상태에서 일정량의 이상 기체가 외부와 거래한 열에너지를 부피 변화에 사용하는 과정입니다.
기체의 온도가 일정한 상태이므로, 기체에 가해지거나 흡수되는 모든 열이 부피 변화에 사용됩니다.
등온 과정에서 기체가 열을 받아 외부에 일을 한다고 할 때, 가해지는 열은 100% 일로 변환됩니다.
이 경우 기체는 자유롭게 팽창하거나 수축할 수 있는 용기에 들어 있다고 가정해야 합니다.
정적(등적) 과정 isochoric process
정적(등적) 과정은 일정량의 이상 기체가 부피가 변하지 않으면서 열에너지를 교환하여 온도가 변화하는 과정입니다.
부피가 변하지 않으므로, 외부에 하는 일의 양은 ‘0’이 됩니다. 즉, 흡수하거나 방출한 열에너지는 모두 기체의 내부에너지에 변화에 사용됩니다.
즉 늘어나거나 줄어들지 않으며, 기체의 온도만 변화합니다.
이 경우 기체는 단단한 용기에 들어 있어서 부피가 변하지 않으며, 용기는 기체와 열교환을 하지 않는다고 가정해야 합니다.
등압 과정 isobaric process
등압 과정은 일정량의 이상 기체의 압력이 유지되면서 부피가 변하는 과정입니다.
등압 과정에서는 기체에 전달된 열이 일을 하지만, 또한 계의 내부 에너지(온도)도 변화합니다.
단열 과정 adiabatic process
외부와의 열에너지 출입이 없을 때 일정량의 이상 기체의 부피를 팽창 또는 압축시키면, 기체의 온도가 변화하는 과정입니다.
예를 들어, 에어컨이나 냉장고 내부를 흐르고 있는 냉각재를 압축된 상태에서 급격하게 팽창시키면 온도가 떨어집니다.
