Internal Energy   내부 에너지

(2019-12-22)
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1. 전체 에너지 = 내부 에너지 U + 외부 에너지 Eext

  ㅇ 외부 에너지 (External Energy)  Eext  =  역학적 에너지
     - 질량 중심에 관계되는 위치에너지,운동에너지
        . 물체의 운동에 의한 운동에너지와 위치에 따른 위치에너지와의 합

  ㅇ 내부 에너지 (Internal Energy)  U    =  계 내부 입자들과 관련된 에너지
     - /물질 내부에 저장된 에너지의 총 용량
        .  내부 입자(분자,원자)들의 모든 운동에너지,퍼텐셜에너지의 합
           .. 例) 기체기체 분자 운동으로 인해 내부 에너지를 갖게 됨
        .  내부가 주위로부터 받은 열과 일의 합

     - 한편, 
        . 일정 압력 하에 부피 만 변할 때,
        .  내부 입자들이 하는 팽창 일[力]은 그만큼(해당 에너지) 제외되어짐


2. 내부 에너지의 표현 

  ㅇ (물리계 보존)  △U = Q + W  
     -  Q과  W을 합한 양 => 항상 보존됨 => 에너지보존법칙 (열역학 제1법칙)

  ㅇ (화학반응 전후)  △U = U생성물 - U반응물 = U최종 - U초기


3. 내부 에너지의 특징

  ㅇ 경로 비 의존적
     - 경로에 의존 않는 상태 함수(점 함수 )

  ㅇ 물질의 양에 비례적
     - 물질의 양에 비례하는 종량적 상태량온도에 의존적
     - 압력부피 변화 만으로는, 의 내부 에너지에 변화 없음
     - 한편, 내부 에너지온도에 따른 열량 변화율(△Q/△T)은 열용량(C)으로 정의됨 (C = △Q/△T)

  ㅇ 직접 측정 불가
     - 주위일과 열을 주고받음으로써, 의 내부 에너지는 변화됨
     - 따라서, 의 해석을 위해 내부 에너지의 변화량을 필요로 함 (△U = Q + W)


4. 내부 에너지의 부호 규약

  ㅇ [화학 일반]   △U = Q + W 
     - 에너지가 들어감 = 내부 에너지 증가 : △U (+)  
        .  흡수 (흡열) Q (+)
        . 일[力]이 내부 에 대해 행해짐 W (+)
     - 에서 에너지가 빠져나감 = 내부 에너지 감소 : △U (-) 
        .  방출 (발열) Q (-)
        . 일[力]이 내부 에 의해 외부로 행해짐 W (-)
     * 의 관점 : 에너지가 들어오면 양(+)

  ㅇ [기계 공학]   △U = Q - W  또는 Q = △U + W
     - 에너지가 들어감 = 내부 에너지 증가 : △U (+) 
        .  흡수 (흡열) Q (+)
        . 열기관에게 일[力]이 행해짐 W (-) 
     - 에서 에너지가 빠져나감 = 내부 에너지 감소 : △U (-) 
        .  방출 (발열) Q (-)
        . 열기관이 외부에 일[力]을 함 W (+)
     * 주위의 관점 : 기계에너지를 써서 외부(주위)에 일[力]을 행하면 양(+)


[열역학 1법칙] 1. 열역학 1법칙 2. 내부 에너지 3. 엔탈피 4. 열용량,비열

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