기계공학 취준일기 전공편 #7 정적비열과 정압비열

비열은 어떤 물질을 1g의 온도를 1도 올리는데 필요한 열량으로 정의된다. 

 

비열은 정적비열(부피가 일정할때의) 과 정압비열(압력이 일정할때의)로 나눌 수 있다.

 

즉 부피를 일정하게 두고 열을 가하는지 압력을 일정하게 두고 가하는지를 보는 것이다. 

 

여기서 기본적으로 내부에너지에 관함 함수와 엔탈피에 관함 함수를 알아야 한다.

 

내부에너지는 U(T,V)이다. 즉 압력과는 무관하다. 내부에너지는 분자들의 움직임과 그 속도를 표현한 수치이다.

 

압력을 가해도 부피와 온도가 변하지 않는다면 분자들의 움직임에는 변화가 생기지 않는다고 볼 수 있다.

 

왜냐면 압력이 가해지고 나서 부피가 변하기 때문에라고 설명된다.  

 

엔탈피는 H(T,P)인 부피와 무관한 함수로 표현할 수 있다. H=U+PV 이고 식을 정리하면 dH=Q+VdP로 표현된다.

 

이제 정적비열과 정압비열을 설명해 보겠다.

 

내부에너지는 U(T,V)이다. 즉  부피가 일정할때 변화량을 편미분을 통해 표현하면 다음식으로 표현할 수 있다. 

다음 정압비열은 H(T,P)의 함수에서 압력이 일정하다고 가정할때 온도에 따른 변화를

로 표현할 수 있다. 

 

나머지 풀이를 쓰게 되면 

 

 가 된다. 여기서 PV=RT를 편미분 해준것이며, 

가 되는 이유는 U는 p와 무관한 함수이며 h는 v가 일정하다고 가정했기 때문에 Cp로 볼 수 있다.

 

이식을 보면 당연하다는 것을 알 수 있는데 예를 들어 압력을 일정하게 놓고 온도를 올리는 것보다, 

 

부피를 일정하게 놓고 온도를 올리는게 직관적으로 쉽다는 것을 알 수 있다. 

 

정적비열 정압비열은 카르노사이클을 증명하는 식중에 하나가 된다. 아 그리고 모든 과정은 밀폐계에서 일어난다는

 

가정을 한다.