열역학 제1법칙은 에너지는 형태는 변하더라도 총량은 변하지 않는 에너지 보존법칙이라고 하며, 이 법칙은 시험뿐만 아니라 우리의 일상생활과 사회생활 전반에 기본적으로 사용되는 아주 유용하고 지혜로운 사회 규칙이기도 합니다.
열역학 제1법칙
열역학 제1법칙(The first law of thermodynamics)은 에너지 보존법칙입니다.
- 에너지는 그 형태가 바뀔 뿐 결코 소멸되거나 형성되지 않는다
- 현재의 에너지가 다른 에너지로 전환될 때에 형태만 전환될 뿐 에너지 총합은 변하지 않고 일정하다.
- 어떤 내부 에너지의 증가량은 더해진 열 에너지에서 외부에 해준 일을 뺀 양과 같다.
| 예시) 주전자 물끓이기 ( 일과 열과 에너지와의 비례가 1 : 1 : 1 로 가정하면 ) |
| 주전자에 물을 끓인다. = 수증기가 발생하며 뚜껑이 달그락 거리며 물이 끓는다. |
| 주전자 내부 에너지 (50) + 열 (50) = 주전자 내부 에너지 (150) - 뚜껑 움직인 일 (40) - 소리 발생 일 (10) |
| 물체의 에너지 + 추가된 열 = 물체의 에너지 - 발생한 일 - 발생한 일 |
열과 일의 관계
기계적 일과 열은 서로 변환될 수 있으며, 변환되는 부분에 대한 양쪽 비례 값은 일정합니다.
W = J Q ( 일W, 열 Q , 열과 일의 비례는 1 : 4.27 )
J = 4.27 [ J/cal ] , 1 / J = 1 / 427 [ kcal / kg x m ]
일 W, 열 Q , 열과 일의 비례
열을 가한 만큼만 에너지는 증가한다.
- 에너지(10) + 열(10) = 에너지 (10+10)
- 음식을 섭취하면 + 음식(에너지) = + 열 발생 - 일로 에너지 소모 + 남는 에너지 (살찐다)
열의 이동에 따라 내부의 에너지가 변하는데 이때 열에너지 또한 변합니다. 물체에 열을 가하면 그 물체의 내부 에너지가 가해진 에너지만큼 증가합니다. 역학적인 일이 더해져도 역시 내부 에너지는 더해진 일의 양만큼 증가합니다. 물체에 열과 일이 동시에 가해졌을 때 물체의 내부 에너지는 가해진 열과 일의 양만큼 증가합니다. 이것을 열역학의 제1법칙이라고 합니다. 열역학 1법칙의 모태가 된 신체의 대사활동은 화학적 활동이며 열을 만들어낸다는 생각과 모든 신체는 변화하며, 변화는 원인 없이 일어나지 않는다는 것입니다.. 이 원인을 우리는 힘이라고 부릅니다.
| 음식물 섭취 : +Q(음식에너지) - W (일) = +U (살이 찐다) |
열역학 제1법칙은 에너지 보존의 법칙
- 에너지는 형태만 변화하며, 새로 생성되거나 소멸하지 않습니다.
- 우주 에너지는 시작부터 종말에 이르기까지 총물리량은 변화지 않습니다.
- 열, 일과 에너지의 형태는 서로 변화하지만 그 물리량은 총합은 변하지 않습니다.
열역학 제1법칙 '에너지는 형태가 변할 수 있을 뿐 새로 만들어지거나 사라지지 않는다.' 입니다.
우주의 에너지 총량은 시간이 시작된 때로부터 종말에 이르기까지 일정하게 고정되어 있습니다. 열이 일로 바꾸었을 때 그 열은 소멸된 것이 아니라 다른 장소로 이동하였거나 다른 형태의 에너지로 바뀌었을 뿐입니다. 에너지는 새로 창조되거나 소멸될 수 없고 단지 한 형태로부터 다른 형태로 변환될 뿐입니다.
물질의 에너지와 외부 에너지의 총합이 항상 일정하다는 것을 의미합니다. 열역학 제1법칙은 에너지, 열, 그리고 일, 이 세 가지 물리량 사이의 상관관계를 정의해주는 법칙이라 할 수 있습니다. 이처럼 주어진 물질이 보유한 에너지는 언제나 그 물질의 주위에서 내부로 일이나 열이 전달되는 과정이나 그 역의 과정을 통해 변화합니다. 즉 열역학 제1법칙은 열과 일 그리고 내부 에너지와의 관계를 규정해 주는 법칙입니다.
열역학 제1법칙은 에너지 보존 법칙이며 이에 대한 이해와 열역학 제1법칙 기본 공식에 대한 이해에 관한 내용 입니다.
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