열역학 - 열역학 제 1법칙과 제 2법칙에 대하여

제 1법칙과 제 2법칙에 대하여

Ⅰ. 열역학 제 1법칙

1-1. 열역학 제1법칙과 제1종 영구기관

｢열과 일은 형태가 다르지만 그 본질은 동등한 에너지이며, 열은 일로 변하는 것도, 반대로 일은 열로 변하는 것도 가능하다｣ 이것이 열역학 제1법칙 (the first law of thermodynamics)이다. 열과 일의 수치적 관계에 대한 SI단위에서는 동일한 단위인 Joule [J]이므로 열량 Q와 일 W는 동일한 수치가 되여 환산할 필요는 없다.
중력단위에서 열량 Q의 단위는 [kcal]이며, 일 W의 단위는 [kgf․m]이므로

윗 식에서 A는 Q와 W에 성립하는 비례상수(constant of propertionality)로서 A를 일의 열당량(thermal equivalent of work)이며, 반면 J를 열의 일당량 (mechanical equivalent of heat)이라고 한다.
1848년에 J. P. Joule은 그 추(weight)가 내려가면서 한일과 이일에 의하여 교반(kneading)되면서 상승되는 물의 온도에 따라 대단히 정밀한 일당량값을 발표하였다.

Joule에 의하면 1[kcal]는 426.8[kgf․m]에 상당하며, 일당량은 Joule의 첫자를 따서 [J]로 표시하였다.

이것은 Q와 W를 공학단위로 나타낸 경우이고, SI단위에는 열이나 일은 단위[J]로 표시하기 때문에 A=J=1이 된다.

공 학 단 위
SI 단 위
열 량(quantity of heat)
일(work)
Q(kcal)
W(kgf․m)
Q(J)
W(J)
일의 열당량
열의 일당량
A=1/427 kcal/kgf․m
J=427 kgf․m/kcal
A=J=1
열역학 제1법칙을 나타내는 식
Q=1/427 W
W=427 Q
Q=W
열량과 일량의 단위관계

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