물리학Ⅰ›열역학

열과 열역학 법칙

Heat and Laws of Thermodynamics

열이란 무엇인가?
🔥 열의 직관
①뜨거운 물체와 차가운 물체를 접촉하면 열이 이동합니다
②열(Q)은 온도 차이에 의해 전달되는 에너지입니다
③열량 Q = mcΔT — 질량, 비열, 온도 변화의 곱
P-V 다이어그램
350 K
💡 P-V 다이어그램 읽기
①등온 과정: PV = nRT = 일정 → 쌍곡선
②온도가 높을수록 곡선이 위쪽/오른쪽으로 이동
③P-V 그래프 아래 넓이 = 기체가 한 일(W)
열역학 제1법칙
50 J
열역학 제1법칙 (에너지 보존)
ΔU = Q - W
내부에너지 변화 = 흡수한 열 - 기체가 한 일
⚡ 열역학 제1법칙의 의미
①에너지는 생성되거나 소멸되지 않는다 (보존!)
②기체에 열(Q)을 주면 → 내부에너지 증가(ΔU) + 일(W)로 분배
③Q > 0: 흡수, Q < 0: 방출 / W > 0: 기체가 일함
열량과 비열
열량 공식
Q = mcΔT
열량(J) = 질량(kg) x 비열(J/kg·K) x 온도 변화(K)
열평형
Q방출 = Q흡수 (열평형)
높은 온도 물체가 잃은 열 = 낮은 온도 물체가 얻은 열
총정리
열량
Q = mcΔT
제1법칙
ΔU = Q - W
🎯 시험 포인트
①Q = mcΔT에서 비열(c)이 클수록 온도 변화가 작다
②열역학 제1법칙: ΔU = Q - W (에너지 보존)
③등온 과정: ΔT=0 → ΔU=0 → Q=W
④단열 과정: Q=0 → ΔU=-W (일하면 온도 하강)
⑤열은 고온 → 저온으로만 자발적으로 이동 (제2법칙)