단열과정 편집하기


== 개요 ==
'''단열과정(Adiabatic<ref>'건너다, 지나가다' 란 뜻의 [[그리스어]] 'διαβαίνω' 에 부정을 뜻하는 접두사 'α-' 가 붙은 것이 어원이다. 즉 열이 계 안팎을 건너다니지 못하는 과정이란 뜻.</ref> process)'''은 [[열]]의 흐름이 없는 [[계]]에서 일어나는 [[열역학 과정]]이다. 즉,
: <math>\delta Q=0</math>
이므로 [[열역학 제1법칙]]에 의해 다음 식이 성립한다.
: <math>dU=\delta W</math>

== 이상 기체의 가역 과정 ==
<math>n</math>몰의 [[이상 기체]]가 가역인 단열과정을 따른다고 하자. 그러면 열역학 과정이 가역일 때
: <math>\delta W=-p dV</math>
이므로
: <math>dU+pdV=0</math>
이다. 한편 이상 기체의 내부 에너지는 온도 <math>T</math>의 함수이므로
: <math>dU=\left(\frac{\partial U}{\partial T}\right)_V dT=n c_V dT</math>
이고 이상 기체는 [[이상기체 상태 방정식]]
: <math>pV=nRT</math>
을 따르므로
: <math>n c_V dT+\frac{nRT}{V}dV=0</math>
이고 정리하면
: <math>\frac{dT}{T}+\frac{R}{c_V}\frac{dV}{V}=0</math>
이다. 한편 이상 기체에 한해
: <math>c_p-c_V=R</math>
이므로
: <math>\gamma=\frac{c_p}{c_V}</math> ([[열용량비]])
라 하면
: <math>\ln T=-(\gamma-1)\ln V</math>
이므로
: <math>TV^{\gamma-1}=\text{const.}</math>
임을 알 수 있다. 이 결과는
: <math>p^{1-\gamma}V^{\gamma}=\text{const.}</math>
: <math>pV^{\gamma}=\text{const.}</math>
로도 나타낼 수 있다.
== 실생활에서의 적용 ==
[[구름]]의 형성이 바로 단열팽창에 관련되어 있다. 지표면에서 [[태양]]열을 받아 가열된 공기가 밀도차이로 인해 상승하면서, 기압이 낮아짐에 따라 자기 주변의 공기를 밀어내면서 열에너지를 방출하고, 열에너지가 방출됨에 따라 그 공기가 냉각되어 [[수증기]]의 용해도가 낮아져, 넘치는 용해도의 차만큼 [[석출]]된 수증기가 그 공기 방울 안에서 [[물방울]]의 형태로 뭉쳐있는 것이 바로 [[구름]]이다.

또한, [[4행정 기관]]에서 3단계인 [[팽창]] 과정 역시 단열팽창에 [[근사]]한다. 실제로는 열기관의 [[피스톤]]과 몸체 등등에 열을 빼앗기므로 완전한 단열팽창은 아니지만, 단열팽창으로 근사할 수 있다.

{{각주}}
{{열역학 과정}}

[[분류:열역학]]