1. 열역학 계
1) 열역학 계의 종류
- 계방계 : 경계를 통해, 주위와 열과 일 및 물질의 이동이 있는 계
- 밀폐계 : 경계를 통해, 주위와 열과 일은 이동이 있으나 물질의 이동이 없는 계
- 고립계 : 경계를 통해, 주위와 열과 일 및 물질 모두 이동이 없는 계
2) 계의 상태와 성질
(1) 상태 : 상태량 또는 성질이라고 하는 측정이 가능한 량의 값
(2) 성질
- 용량성 성질 : 질량에 비례하는 성질 ( 질량, 체적, 엔탈피, 엔트로피 )
- 강도성 성질 : 질량에 무관한 성질 ( 온도, 습도, 압력, 밀도, 비체적 등)
2. 용어와 단위계
1) 온도
(1) 섭씨 온도 : 표준 대기압(1atm)에서 순수한 물의 어느 점은 0℃, 끓는 점을 100℃로 정하여 그 사이를 100등분한 것을 1℃ 라한다.
(2) 화씨 온도 : 표준 대기압(1atm)에서 순수한 물의 어느 점은 32℉, 끓는 점을 212℉로 정하여 그 사이를 180등분한 것을 1℉ 라한다.
(3) 섭씨와 화씨온도의 관계:
- ℉ = (9/5) * ℃ + 32
- ℃ = 5/9 * (℉ - 32)
(4) 절대온도 : -273.15℃가 기준이 되는 온도로서 단위는 K, 화씨온도를 절대온도로 표시한 것은 랭킨온도라고 한다.
- K = ℃ + 273.15 -> ℃ + 273
- R = ℉ + 459.67 -> ℉ + 460
2) 습도
(1) 절대 습도 : 습공기 중의 건공기 질량과 수증기 질량의 비
- 절대 습도 = 습공기 중의 수증기 질량 / 습공기 중의 건공기 질량 [kg/kg`]
(2) 상대 습도 : 포화습공기의 수증기분압과 같은 온도에서 습공기의 수증기분압의 비
- 상대 습도 = (어떤 온도에서 습공기의 수증기분압 / 같은 온도에서 포화습공기의 수증기 분압) * 100[%]
(3) 비교 습도 : 포화습공기의 절대습도와 같은 온도에서의 습공기의 절대 습도의 비
- 비교 습도 = (어떤 온도에서 습공기의 절대 습도 / 같은 온도에서 포화습공기의 절대 습도) * 100[%]
3) 열량
(1) 현열(감열) : 상변화를 하지 않고 온도만 변화하는 데 소요하는 일
(2) 잠열 : 온도는 변하지 않고 상만 변화시키는 데 소요되는 열, 증발잠열, 융해잠열, 승화잠열
(3) 1kcal : 표준 대기압(1atm)에서 순수한 물 1kg을 14.5℃에서 15.5℃까지 1℃ 올리는데 필요한 열량
(4) 1Btu : 표준 대기압(1atm)에서 순수한 물 1lb을 59.5 ℉에서 60.5℉까지 1℉ 올리는데 필요한 열량
(5) 1Chu : 표준 대기압(1atm)에서 순수한 물 1lb을 14.5℃에서 15.5℃까지 1℃ 올리는데 필요한 열량
(6) 1J : 1N·m의 일에 해당하는 에너지
4) 비열
어떤 물질의 1kg을 1℃ 올리는 데 필요한 열량
(1) 비열단위
- SI 단위계 : kJ / kg · K
(2) 비열비
기체의 경우, 압력이 일정한 상태에서의 비열과 체적이 일정한 상태에서의 비열이 다르며, 정압비열과 정적비열의 비를 비열비라고 한다.
- 비열비 = 정압비열 / 정적비열 (공기의 비열비 : 1.4)
=> 정압비열 : 압력이 일정한 상태에서 가열하는 경우의 비열
=> 정적비열 : 체적이 일정한 상태세서 가열하는 경우의 비열
5) 밀도
체적 1m3의 물질의 질량
- 밀도 = 질량 / 체적 [kg/m3] (물의 밀도 = 1000kg/m3)
6) 비중량
체적 1m3의 물질의 중량(무게)
- 비중량 = 중량 / 체적 [N/m3] (물의 비중량 = 9800 N/m3)
7) 비중
물의 중량 (4℃일 때) 에 대한 어떤 물질의 중량(무게)비 (단위는 없음)
- 비중 = 어떤 물질의 무게 / 물의 무게
8) 비체적
물질 1kg이 차지하는 체적
- 비체적 = 체적 / 질량 [m3/kg]
9) 압력
단위 면적(1m2)에 수직 방향으로 작용하는 힘
- 표준대기압
- 공학기압
10) 절대압력과 계기 압력
(1) 절대 압력
완전진공 상태를 기준(0)으로 측정하는 압력 (절대압력 = 대기압력 + 계기압력)
(2) 계기압력
대기압을 기준(0)으로 측정한 압력
(3) 진공압력
대기압을 기준(0)으로 진공정도를 나타내는 압력
11) 동력
일의 능력을 나타내는 단위로서 단위시간 동안 행한 일량