1. 단열 과정 (Adiabatic Process)
ㅇ 열역학적 계에 열의 입출입 (열전달) 없이, 일 (압축/팽창 등)이 일어나는 과정
- 에너지로써의 열은 차단되나,
- 에너지로써의 일이 부가되거나 제거될 수 있음
ㅇ 즉, 계에 열전달이 없더라도, 일에 의해 계의 `에너지 량`과 `온도`는 변할 수 있음
- 例) 열의 입출입 시간을 거의 주지 않으면서도, 부피를 빠르게 변화시켜, 발생 가능
- 例) 음향학적 과정(음파의 전달)은 거의 등엔트로피 과정 (단열 가역적 과정)
. 인접 공기 유체 요소 간에,
. 온도 차이가 충분히 작고, 열전달도 거의 일어나지 않으나,
. 작은 압력 교란 및 밀도(부피) 변화가 나타날 수 있음
2. 단열 과정 구분
※ 일(팽창,압축)을 하는 과정에서, 주위와 열교환(열이동) 없이, 온도 만이 내리거나 올라감
- 例) 대기의 상승 : 대기압 낮아지며 (팽창) 냉각,
대기의 하강 : 대기압 높아지며 (압축) 가열
ㅇ 단열 팽창 (단열 냉각)
- 기체가 외부에 일을 하면, 기체의 내부 에너지가 감소하고, 온도는 내려감
. 즉, 부피 팽창으로 벽 간의 분자 충돌이 드물어져,
. 내부에너지가 감소하며, 온도가 내려가는 현상
ㅇ 단열 압축 (단열 가열)
- 기체에 일을 해주면, 기체의 내부 에너지가 증가하고, 온도가 상승
. 즉, 부피 축소로 벽 간의 분자 충돌이 잦아져,
. 내부에너지가 증가하며, 온도도 올라감
※ (요약)
- 단열 팽창 : 열 교환 없음 (Q = 0), 부피 ↑, 온도 ↓, 내부 에너지 감소
- 단열 압축 : 열 교환 없음 (Q = 0), 부피 ↓, 온도 ↑, 내부 에너지 증가
3. 이상기체의 단열 과정에서의 상태량 관계식
ㅇ p/po = (ρ/ρo)λ
- p : 압력
- ρ : 밀도
- λ = γ = Cp/Cv : 비열비 또는 열용량비 (= 정압 비열 / 정적 비열)
* 이상기체의 단열 변화를 나타내는 관계식 중 하나로써, 압력과 밀도 사이의 관계를 보여줌
- 단열 과정 하에서는, 열의 출입이 없으며 (Q = 0),
내부 에너지 변화는 오직 압력과 부피(또는 밀도)의 변화에 의해서 만 발생
- 이 식은, 유체역학 등에서 유속,압력,밀도 변화의 관계를 분석할 때 자주 사용