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열역학은 어떠한 공정이 자발적인지 비자발적인지를 판단할 수 있는 중요한 도구이다.자발성의 척도는 열역학 제2법칙과 에너지 개념으로 설명할 수 있다.우주의 엔트로피가 증가하는 방향이 자발적 방향이다.$ΔS_{total} = ΔS_계 + ΔS_{주위}$ 가 증가하면 공정은 자발적이다.일정 온도와 압력에서 깁스 에너지 변화(ΔG)가 음수($ΔG 일정 온도와 부피에서 헬름홀츠 에너지 변화(ΔA)가 음수($ΔA $ΔG, ΔA$는 계의 상태만으로 자발성을 판단할 수 있는 실용적인 척도이다.엔트로피로 자발성을 판단할 때에는 계, 외계의 엔트로피 변화를 모두 고려해야만 하는 불편함이 있다.아래 표(GAHU 표)는 자발성의 척도를 판단하는 지표를 암기하는 표이다.자발성과 반응 속도는 별개의 개념이다.자발적 공정이라도 반..

자발적 공정(spontaneous process)은 외부에서 에너지나 일을 가하지 않아도 계가 저절로 진행되는 공정이다.자연스럽게 일어나는 변화로, 시간의 흐름에 따라 스스로 발생한다.예시: 열이 고온에서 저온으로 이동, 압력이 높은 곳에서 낮은 곳으로 기체가 확산, 철이 자연스럽게 녹스는 현상 등피스톤 안에 기체가 들어있고, 파티션으로 막혀 있는 상태에서, 파티션을 제거하면, 기체는 저절로 확산해서 피스톤을 채운다. → 자발적 공정비자발적 공정(non-spontaneous process)은 외부에서 에너지나 일이 공급되어야만 진행되는 공정이다.외부의 도움 없이는 자연적으로 일어나지 않는다.예시: 저온에서 고온으로 열을 이동시키는 과정, 산화철을 철로 환원하는 과정, 기체를 원래의 위치로 되돌리기 위해서..

등온공정(Isothermal Process): 온도가 일정하게 유지되는 공정이다.단열공정(Adiabatic Process): 계와 주위 사이에 열의 출입이 없는 공정이다.등적공정(Isochoric Process, 등용적공정): 부피가 일정하게 유지되는 공정이다.등압공정(Isobaric Process): 압력이 일정하게 유지되는 공정이다.등엔탈피공정(Isenthalpic Process): 엔탈피가 일정하게 유지되는 공정이다.주로 밸브, 팽창밸브, 스로틀링(throttling) 등에서 나타난다.등엔트로피공정(Isentropic Process): 엔트로피가 일정하게 유지되는 공정이다.가역적이고 단열적인 공정에서 성립한다.대표적 예: 이상적인 터빈, 압축기, 노즐 등폴리트로픽공정(Polytropic Proces..

1-11. 열역학적 성질의 변화( 상태함수, 경로함수)상태함수(state function)는 계의 현재 상태만에 의존하는 물리적 성질이다.상태함수의 값은 계가 도달한 상태에만 의존하며, 그 상태에 이르기까지의 경로나 과정에는 무관한 함수를 말한다.대표적인 상태함수에는 깁스에너지(G), 헬름홀츠에너지(A), 엔탈피(H), 내부에너지(U), 엔트로피(S), 압력(P), 온도(T), 부피(V) 등이 있다.상태함수는 완전 미분으로 표현할 수 있고, 변화량은 Δ(델타) 기호로 나타낸다.상태함수의 순환적분값은 항상 0이다.경로함수(path function)는 계가 한 상태에서 다른 상태로 변화할 때 거치는 경로에 의존하는 물리적 성질이다.경로함수의 값은 상태 변화 과정에서의 경로에 따라 달라진다.대표적인 경로함수에..

압력은 다양한 단위로 표현되며, 단위 간 변환을 위해 환산인자를 사용한다.대표적인 압력 단위에는 파스칼(Pa), 킬로파스칼(kPa), 메가파스칼(MPa), 기압(atm), 바(bar), 밀리미터 수은주(mmHg, torr), kgf/cm², psi 등이 있다.주요 압력 단위 간 환산인자는 다음과 같다.1 atm = 101,325 Pa = 101.3 kPa = 1.01325 bar = 1.03323 kgf/cm² = 760 mmHg = 14.7 psi = 10.33 m$H_2O$$\frac{760mmHg}{1atm}=\frac{101.3kPa}{760mmHg}=\frac{14.7psi}{101.3kPa}=\frac{760mmHg}{10.332mH_2O}=...$위 자동차가 해수면 기준선에 있다고 하면, 대..

마노미터는 액체 기둥의 높이 차이를 이용해 압력을 측정하는 장치이다.실험실이나 산업 현장에서 비교적 작은 압력 차를 정확하게 측정하는 데 널리 사용된다.기본적으로 투명한 유리 또는 플라스틱 관에 물, 수은, 오일 등 액체를 채워 사용한다.마노미터의 원리는 한쪽에 미지의 압력을 가하고, 다른 한쪽에는 기준 압력(대기압 또는 진공 등)을 가했을 때 두 액체면의 높이 차이가 생기고, 이 높이 차이와 액체의 밀도를 이용해 압력 차를 계산한다.가스의 압력을 $P_1$이라 하고, 대기압을 $P_2$, 마노미터 관 안에 있는 유체의 정지 압력을 $P_3$라 하면, $P_1=P_2+P_3$가 성립한다.유체의 정지압력은 $ΔP=ρgh$이므로 $P_1= P_2 + ρgh$여기서 $ρ$: 액체의 밀도, $g$: 중력가속도,..

절대압(Absolute Pressure)은 완전 진공(압력 0)을 기준으로 측정한 압력이다.절대압은 대기압과 게이지압의 합으로 정의한다.단위는 주로 Pa, kPa, atm, mmHg, bar 등을 사용한다.예시: 이상기체 상태방정식(PV = nRT)에서 사용하는 압력은 절대압이다.게이지압(Gauge Pressure)은 대기압을 0으로 기준하여 측정한 압력이다.우리가 일상적으로 압력계로 측정하는 압력은 대부분 게이지압이다.게이지압이 0이면 실제로는 대기압만큼의 압력이 존재하는 것이다.게이지압 = 절대압 – 대기압, 절대압 = 대기압 + 게이지압대기압(Atmospheric Pressure)은 지구 대기 자체의 무게로 인해 생기는 압력이다.해수면에서의 표준 대기압은 1atm = 101.3kPa = 101,32..

토리첼리의 실험은 진공의 존재와 대기압의 실체를 증명하기 위해 실시한 실험이다.이 실험을 통해 대기압이 수은을 밀어 올린다는 사실을 밝혀냈다.토리첼리의 실험 과정한쪽 끝이 막힌 약 1m 길이의 유리관을 준비하고, 관이 가득 차도록 수은을 채운다.관의 입구를 손가락 등으로 막은 채 뒤집어 수은이 담긴 접시 위에 세운다.관을 세우면 일부 수은이 내려가면서, 관 속 수은 기둥의 높이가 약 76cm(760mm)에서 멈추게 된다.관의 윗부분에는 아무것도 없는 빈 공간이 생기는데, 이를 토리첼리의 진공이라 부른다.수은 기둥이 76cm에서 멈추는 이유는 접시 표면의 수은에 작용하는 대기압이 관 속 수은 기둥의 무게와 평형을 이루기 때문이다.대기압이 높아지면 수은 기둥의 높이도 높아지고, 낮아지면 낮아진다.대기압이 낮..

“안녕하세요~ 오랜 기간 '5관왕 합격 서브노트 시리즈'를 사랑해 주셔서 감사드립니다.”지금까지의 서브노트는 요약 노트 성격이 강해 화공분야 입문자나 비전공자분들이 보시기에 다소 어려움이 있었으리라 생각됩니다.””금번 개정판은 상세한 이론 설명을 바탕으로 화공분야 수험생 여러분들에게 꼭 필요한 기본서이자 바이블이 될 것입니다.””아울러, 합격노트에 담지 못하는 방대한 양의 기출문제 해설과 문제 풀이에 필요한 핵심개념/이론 및 OX Quiz는 노션(Notion) 데이터베이스를 활용하여 구독 서비스제로 운영됩니다.””이를 ‘켐볼트(ChemVault)’ 서비스라고 부르기로 했습니다.” ^^”단순한 문제 풀이를 넘어 스마트한 학습 경험을 만나보시고 여러분의 소중한 시간을 아껴보세요”“새롭게 개편된 ‘5관왕의 합..

1. 온도는 물체가 얼마나 뜨겁거나 차가운지를 나타내는 척도로, 열역학에서는 시스템의 상태를 나타내는 중요한 세기 성질(Intensive Property) 중 하나이다. 2. 온도 체계 섭씨 온도 (°C, Celsius): 물의 어는점을 0°C, 끓는점을 100°C로 정한 상대적인 온도 체계이다.화씨 온도 (°F, Fahrenheit): 물의 어는점을 32°F, 끓는점을 212°F로 정한 상대적인 온도 체계이다.절대 온도 (K, Kelvin): 열역학적 온도 단위로, 이론적으로 분자 운동이 완전히 멈추는 지점인 절대 영도를 0K로 정의하며, 섭씨 온도와 눈금 간격이 동일하다.랭킨 온도 (R, Rankine): 절대 영도를 0R로 정의하는 절대 온도 체계로, 화씨 온도와 눈금 간격이 같다. 3. 절대 영..