원자력계통공학/원자력 열역학 썸네일형 리스트형 1.1.3 엔탈피와 엔트로피 [원자력기사] 1.1.3 엔탈피와 엔트로피 1) 엔탈피 엔탈피(Enthalpy)는 열역학을 표현하는 함수의 하나로써, 1875년 미국의 과학자 깁스(Josiah Willard Gibbs, 1839-1903)가 '일정한 압력에서의 열함수'라는 뜻으로 처음 사용한 것으로 알려져 있다. 그러나 J. P. 돌턴(J. P. Dalton)의 논문에 따르면, 엔트로피는 네덜란드의 오네스(Heike Kamerlingh Onnes, 1853-1926)가 처음 사용했다고 한다. 그리고 1922년 포터(Alfred W. Porter)가 처음으로 엔탈피를 H로 표기했다. 엔탈피는 일정한 압력 아래에서 계(System)가 얻거나 잃은 에너지를 말한다. 예를 들어, 어떤 계의 엔탈피변화량(△H)이 -10kJ 이라고 한다면, 그림 1.1.3-1.. 더보기 1.1.2 열효율 (2) [원자력기사] 1.1.2 열효율 (2) 열기관은 열을 일로 변환시키기 위한 특별한 장치를 말하며, 내연기관, 증기터빈, 증기기관 등을 말한다. 한 번 순환하는 사이에 유체가 고온의 열원에서 흡수하는 열량을 Q1, 저온의 열원에 방출하는 열량을 Q2라고 하면 외부에 하는 일 W는 다음과 같다. W = Q1 - Q2 (식 1.1.2-2) 열기관의 한 순환 과정에서 흡수한 열량 Q1에 대한 외부에 한 일 W의 비를 열기관의 효율(e)이라고 하며, 이는 식 1.1.2-3과 같다. (식 1.1.2-3) Q2=0이라고 가정하면, e=1이 되어 효율은 100%가 된다. 이것은 열을 버리지 않고 열에너지를 모두 일로 바꾼다는 의미다. 그러나 모든 열에너지를 일로 바꿀 수 없다는 열역학 제2법칙에 모순되므로 아무리 좋은 열기관이라도 .. 더보기 1.1.2 열효율 (1) [원자력기사] 1.1.2 열효율 (1) 1) 열효율 열효율은 기관에 공급된 열이 유효한 일로 바뀐 정도를 나타내는 비율을 뜻한다. 열역학 제2법칙에서 계(System)에 흡수한 열로 순환 과정을 하면서 흡수한 열과 같은 양의 일을 하는 것은 불가능하다. 즉 100%열을 흡수해서 흡수한 열을 100% 운동으로 바꾸는 것은 불가능하다. 그림 1.1.2-1에서 보는 바와 같이 발생된 고온의 열원(Q1)은 열기관에 의해 일부 는 일에너지(W)로 사용되고, 일부 에너지(Q2)는 사용되지 않고 버려진다. 다르게 이야기 하면, 고온인 온도 T1에서 열 Q1이 나와서 그중 일부가 일(W)로 변하고 나머지 열 Q2가 온도 T2인 저온 열원으로 손실된다. 따라서 고열원에서 나온 열량에 비해서 저열원으로 배출된 열량이 적을수록 열기관의 .. 더보기 1.1.1 열역학법칙(2) [원자력기사] 1.1.1 열역학법칙(2) 원자력 발전은 연료의 핵분열 에너지에서 발생한 열을 이용하여 터빈을 돌려 전기를 생산하는 것이며, 자동차 동력은 연료의 연소에서 발생하는 열을 이용하여 자동차를 움직인다. 그림 1.1.1-1 자동차 엔진 열역학 법칙에 따르면 열을 일로 바꾸는 것에는 한계효율이 있고, 이는 대부분 50% 이하이다. 즉, 연소시 방출되는 에너지의 반 이상은 사용되지 못하고 버려진다. 열역학법칙은 이러한 내용을 학문화 하고 법칙을 도출한다. 열역학 법칙은 제 0법칙, 제1법칙, 제2법칙, 제3법칙과 같이 4개의 법칙으로 구성된다. ① 열역학 제0법칙 (Zeroth law of thermodynamics) 열역학 제0법칙은 열적 평형 상태를 설명하는 법칙으로, 만약 두 계 A와 B가 세 번째 계 C와.. 더보기 1.1.1 열역학법칙(1) [원자력기사] 1.1 열역학법칙 원자력발전소는 원자로에서 발생한 열을 이용하여 증기를 생성하고, 증기는 터빈을 회전시켜 전기를 생성한다. 따라서 원자력발전소를 이해하기 위해서는 열을 일로 변환시키는 열역학, 노심의 열을 원자력발전소 계통으로 전달하는 열전달 등에 대한 이해가 필요하다. 본 절에서는 열역학법칙에 대해 간략하게 설명한다. 산업혁명에 따른 과학의 발전 중 가장 중요한 것은 열역학에 대한 확립이다. 우리는 자연에서 열을 얻고 이 열을 활용하여 일을 한다. 열역학은 ‘열’과 ‘힘-운동-일’의 관계에서 출발하며, 자연에서 일어나는 변화에서 얼마의 열과 일을 얻을 수 있는가 하는 것이 주된 관심사다. 그림 1.1-1 열의 전달 인류는 증기기관의 탄생으로 열은 일을 할 수 있는 힘으로 전환되는 것이 확인하였다. 프랑.. 더보기 이전 1 다음
