열역학 미리 보기
[INTRO] 열역학 미리보기
미시적 세계의 해석 물리학의 꽃이 양자역학이라면, 그 뿌리는 열역학이라고 할 수 있다. 열역학은 미시적 세계에 동시 다발적으로 일어나는 현상을 통계학적으로 설명하기를 시도하였다. 우리
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INTRO
온도는 높은 곳에서 낮은 곳으로 그 정도가 변화하는 성질을 가지고 있다. 이 열이라는 것은 본질적으로 기체의 운동이므로 에너지라 할 수 있고, 에너지에 따라 물체의 상이 변화한다. 대표적으로 물은 특정 온도를 기점으로 고체, 액체, 기체로 상 변화를 일으키는 것으로 알려져 있다. 물론 온도에 의존적으로 상변화가 발생하는 것은 아니지만, 물의 상 변화를 발생시키는 온도에 대해 먼저 알아보도록 하자.
물의 상변화 온도 _ 1 기압 기준
1 기압은 760 mmHg으로 약 101325 Pa의 압력을 가지고 있다. 1 기압 기준으로 물의 상 변화는 어떻게 될까? 먼저 물은 약 0도 미만에서 얼음 상태로 존재한다. 그리고 그 보다 높은 온도에서 액체상태인 물로 존재하다가 약 100도가 되면 기체상태인 수증기로 변화한다. 이와 같이 물은 1 기압에서 온도 변화에 따라 고체 - 액체 - 기체 상태로 변화한다.
열역학적 관점에서 물체의 온도는 에너지를 의미하고, 에너지가 높아짐에 따라 부피를 증가시키는 것으로 보인다. 어떤 물체가 미시적으로도 안정된 절대적인 온도를 절대 영도라고 정의한다.
* 우주에는 이러한 물체가 존재하지 않는다고 한다.
절대 온도 켈빈(Kelvin) _ K
절대 영도는 켈빈의 단위로 0K이고 열역학에서는 이 켈빈이라는 온도 단위를 사용한다. 왜 열역학에서는 켈빈 단위를 사용할까? 그것은 이상기체 상태 방정식에 해당하는 기체의 부피가 0이 되는 온도가 바로 절대 영도이기 때문에, 열역학적 관점에서 적합하다는 측면을 가지고 있다. 한편, 이 켈빈 온도는 섭씨온도로도 전환할 수 있는데, 절대 영도는 섭씨 -273.15도 에 해당한다. 변환 공식은 다음을 참고하자.
