열역학 법칙과 영구기관

Ⅰ. 열역학 제 0 법칙

A와 C, B와 C가 열평형 상태라면, A와 B도 열평형 상태이다.  (A=C, B=C  ->  A=B)

 

Ⅱ. 열역학 제 1 법칙 ( 에너지 보존 법칙)

어떤 계가 사이클을 이룰 때, 계의 총 열량은 내부에너지와 일량의 합과 같다. (Q=U+W)

 

Ⅲ. 열역학 제 2 법칙 (엔트로피 법칙)

밀폐계에서의 에너지 흐름은 고열원에서 저열원으로 이동하며, 엔트로피의 변화는 항상 증가하거나 일정하고 절대 감소하지 않는다.예를 들면, 항상 뜨거운 물에서 차가운 물로 열이 이동하며 반대 방향의 이동은 일어나지 않는다.

(교수님이 쉽게 설명해주신 내용이 교실에 있는 학생들에게 조용히 하라고 하면 처음에는 조용하지만 시간이 갈수록 점점 떠들고 난장판이 된다고, 무질서도가 증가하는 방향으로 변하게 된다고 하셨던 말씀이 기억난다.)

 

Ⅳ. 열역학 제 3 법칙 (네른스트의 열 정리)

계가 절대 온도 0도에 근접하면, 엔트로피 변화가 0에 가까워져서 일정한 엔트로피 값을 가지며, 최소 에너지를 가진다.

 

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Ⅰ. 1종 영구기관

열역학 제 1 법칙에 위배되는 영구 기관으로, 공급한 에너지보다 더 많은 에너지를 만들어내는 기관을 말한다.

외부로부터 에너지를 받지 않고 힘을 가하면 정지시키지 않는 한, 영원히 운동하는 기관이다.

 

에너지는 운동 에너지로 변환하는 과정에서 마찰력과 같은 보이지 않는 손실이 발생하게 된다. 따라서 1종 영구기관은 존재할 수 없다.

 

Ⅱ. 2종 영구기관

열역학 제 2 법칙에 위배되는 영구 기관으로, 열효율이 100%인 기관을 의미한다.

단 하나의 열원으로부터 열량을 흡수하여 이것을 그대로 외부에 대한 일로 계속 바꾸는 기관이다.

즉, 열을 모두 일로 변환하는 효율 100%의 기관인데, 이는 마찰이나 열 발생으로 인해 불가능하다.

또한, 기본적으로 고열원과 저열원이 있어야 에너지가 흐르며 이 과정에서 손실이 발생하기 때문에 2종 영구기관은 존재할 수 없다.