기계공학 취업일기 전공편 #1 열역학적 계

열역학적인 의미에서 계 (thermodynamic system)

 

계, 주위, 경계

1) 계 (system) - 계는 단순히 검사하기 위해 선택된 물질의 양이나 공간내의 영역이라고 한다.

                      여기서 검사한 말은 해석을 의미한다.

 

2) 주위(surroundings) - 계의 밖에 있는 질량이나 영역을 뜻한다. 주위는 항상 계와 상호작용하며 밀접한 관계에 있다.

 

3) 경계(boundary) - 계와 계의 주위를 분리하는 실제 표면 또는 가상 표면을 경계라고 한다.

                          수학적으로 계는 두께가 없다. 따라서 경계는 질량과 체적이 없는 가상적인 경계이다.

 

1. 밀폐계 (closed system) - 계는 조사의 대상이 고정질량이냐 아니면 공간 내의 고정 체적이냐에 따라 

                                    밀폐되어 있거나 개방되어 있는 것으로 본다. 

 

출처 https://m.blog.naver.com/gkflschl/221202797150

검사질량 (control mass)이라고도 하는 밀폐계는 정해진 양, 즉 고정된 질량으로 구성되고 질량은 계의 경계를 통과할 수 없다. 그러나 에너지는 열이나 일의 형태로 계를 통과할 수 있으며, 밀폐계의 체적은 고정되어야 하는 것은 아니다. 

다시말해 질량의 출입은 없고, 에너지의 출입은 있다. 그리고 체적은 고정되어 있는 것이 아니다.

 

2. 고립계 (isolated system) - 고립계는 질량뿐만 아니라 에너지조차도 계의 경계를 통과할 수 없다.

출처 https://m.blog.naver.com/gkflschl/221202797150

 

3. 개방계 (open system) - 계방계 또는 검사체적(control volume)은 적절히 선택된 공간내의 영역이다.

 

출처 https://m.blog.naver.com/gkflschl/221202797150

질량과 에너지 모두가 검사체적의 경계를 통과할 수 있으며, 이 경계를 검사면(control surface)라고도 한다. 대부분 공학적 문제는 질량유동을 포함하기 때문에, 검사체적 또는 개방계를 모델화 한다. 예를 들어 온수기, 라디에이터, 터빈 및 압축기 등은 모두가 질량유동이 이루어지기 때문에 개방계로 해석되어져야만 한다. 

 

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------열역학적 해석을 위한 계의 의미를 알아보았으니 계의 상태량에 대해 알아보자.

 

-계의 특성을 나타내는 것들을 상태량(property)라고 한다.

 

1. 강성적 상태량(intensive property)

 

강성적 상태량은 온도 T, 압력 P, 밀도 와 같이 계의 크기와 무관한 상태량들이다. 

 

2. 종량적 상태량 (extensive property)

 

종량적 상태량은 계의 크기 또는 범위에 따라 값이 변하는 상태량들이다. 질량, 체적 및 총 에너지가 대표적인 예이다.