개요
열역학 과정이란 열역학 제1법칙에 의해 기체가 외부와 상호 작용을 하면서 한 상태에서 다른 상태로 바뀌는 과정을 말한다.
열역학 과정
열역학 제1법칙을 명시하고 아래의 상황에 맞게 변용한다.
[math]\displaystyle{ Q = \Delta U + W }[/math]
등온 과정
등온 과정은 온도가 일정한 상태에서 일정량의 이상 기체가 열에너지를 흡수하여 부피가 증가하거나, 열에너지를 방출하여 부피가 감소하는 과정이다.
[math]\displaystyle{ Q = W }[/math]
(내부 에너지 [math]\displaystyle{ U }[/math]의 변화 없음)
정적 과정
정적(등적) 과정은 일정량의 이상 기체가 부피가 일정한 상태에서 기체가 열에너지를 흡수하여 온도가 증가하거나, 열에너지를 방출하여 온도가 감소하는 과정이다.
[math]\displaystyle{ Q = \Delta U }[/math]
(부피가 일정하여 [math]\displaystyle{ \Delta V = 0, W = 0 }[/math])
등압 과정
등압 과정은 일정량의 이상 기체의 압력이 유지되면서 부피가 변하는 과정이다.
[math]\displaystyle{ Q = \Delta U + W = \Delta U + P\Delta V }[/math]
단열 과정
외부와의 열에너지 출입이 없을 때 일정량의 이상 기체의 부피가 팽창하면 기체의 온도가 감소하거나 부피를 압축하면 기체의 온도가 증가하는 과정이다.
[math]\displaystyle{ \Delta U = -W }[/math]
(열에너지 출입이 없으므로 [math]\displaystyle{ Q = 0 }[/math])
열 기관
열역학 과정을 이용하여 일을 할 수 있는 장치를 열 기관이라 한다. 열 기관에는 내연 기관과 외연 기관이 있다.