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쉽게 배우는 열역학

챕터 7: 동력 사이클동력 사이클은 열에너지를 일(Work)로 변환하여 유용한 출력을 얻는 열역학 사이클을 통칭합니다. 이 장에서는 동력 시스템의 개요를 간단히 살펴본 뒤, 실제 산업에서 널리 사용되는 랭킨 사이클, 브레이튼 사이클, 오토 사이클, 디젤 사이클, 그리고 사바테사이클을 순서대로 소개하겠습니다.1. 동력 시스템의 개요동력 시스템(Power System)은 연료(또는 기타 열원)의 화학적·열적 에너지를 기계적 일(회전력 등)로 변환하여 발전기나 구동 장치를 움직이는 구성을 갖습니다. 대표적으로 증기터빈, 가스터빈, 내연기관 등이 있으며, 이들은 각각 다른 열역학 사이클을 기반으로 동작합니다.1.1 동력 사이클의 목적고온 저장소(연소실 또는 보일러)에서 흡수한 열을 일로 최대한 전환폐열 또는 저..

쉽게 배우는 열역학

열역학 제1법칙은 에너지 보존 법칙을 열역학적으로 표현한 것으로, 시스템이 겪는 모든 과정에서 "에너지는 생성되거나 소멸되지 않고 형태만 바뀐다"는 원리를 다룹니다. 본 장에서는 열역학 제1법칙의 정식 표현부터 폐쇄계(밀폐계)와 개방계에 대한 적용, 그리고 실제 공학적 해석에 필요한 주요 공식들을 폭넓게 살펴보겠습니다.1. 열역학 제1법칙의 기본 개념1.1 에너지 보존의 관점 열역학 제1법칙은 물리학에서의 에너지 보존 법칙과 동일한 의미를 갖습니다. 시스템 내부에너지의 변화(ΔU)는 시스템이 흡수한 열(Q)과 시스템이 외부에 한 일(W)의 상호작용으로 결정됩니다. 이를 식으로 표현하면 다음과 같습니다. 여기서 부호는 통상적으로 다음과 같이 설정합니다.Q > 0: 시스템으로 열이 유입(흡수)Q W > 0:..

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열역학 용어와 순수물질의 성질1. 열역학의 개요와 기본 용어열역학은 열과 에너지가 물질이나 환경과 어떻게 상호작용하며 변환되는지 연구하는 학문입니다. 기계공학, 화학공학, 에너지 시스템 등 여러 공학 분야에서 필수적인 역할을 합니다. 열역학을 효과적으로 공부하기 위해서는 기본적인 용어와 개념부터 이해하는 것이 중요합니다.상태함수(State function): 시스템의 특정 상태를 나타내는 물리적 특성으로, 상태의 변화량은 출발점과 도착점의 값에만 영향을 받습니다. 압력, 부피, 온도, 내부에너지, 엔탈피, 엔트로피 등이 대표적입니다.경로함수(Path Function): 상태가 변화하는 과정에 따라 달라지는 특성으로, 열(Heat)과 일(Work)이 대표적입니다. 같은 상태 변화를 겪더라도 경로에 따라 값..

쉽게 배우는 열역학

열역학 기초 개념1. 열역학이란?열역학(Thermodynamics)은 에너지와 물질의 상호작용을 연구하는 학문으로, 기계공학, 화학공학, 공조냉동 등 다양한 공학 분야에서 필수적으로 활용된다. 주로 열(heat)과 일(work)의 개념을 중심으로 에너지가 어떻게 전달되고 변환되는지를 다룬다. 열역학은 시스템과 주변 환경 간의 에너지 흐름을 분석하여 다양한 공학적 문제를 해결하는 데 중요한 역할을 한다.2. 열역학 시스템과 계의 구분2.1 열역학 시스템이란?열역학 시스템은 연구 대상이 되는 물리적 공간이나 물질을 의미하며, 주변(environment)과 구분되는 경계(boundary)를 가진다. 시스템의 유형에 따라 물질과 에너지 교환 방식이 달라진다.2.2 계의 종류밀폐계(Closed System):물질..